[发明专利]氨硼烷水解制氢Co-Mo-B纳米催化剂及制备方法

说明书

本发明属于无机纳米材料领域，涉及一种氨硼烷水解制氢Co‑Mo‑B纳米催化剂及制备方法，以金属或非金属基底为载体，将基底依次用热碱溶液、酸侵蚀液、敏化液和活化液处理后，浸入化学镀液中进行化学镀，再经洗涤、干燥，即得以基底为载体的、具有多种形貌的Co‑Mo‑B纳米催化剂。该方法过程简单、成本低廉、易重复、纯度高、适宜大规模制备，且制备的纳米催化材料在催化氨硼烷水解制氢上具有较高的催化活性和较好的循环稳定性，这为氨硼烷水解制氢在质子交换膜燃料电池方面的应用提供了有效的技术支撑，加快了其实用化进程。

技术领域

本发明涉及一种氨硼烷水解制氢Co-Mo-B纳米催化剂及制备方法，属于无机纳米材料领域。

背景技术

随着全球经济的迅猛发展，煤、石油和天然气等化石能源的不断消耗，氢能成为解决当前能源危机的一种新能源。氢能由于具有清洁高效的优点而能够应用于生产生活多个方面，而成为具有开发潜力的能源之一。然而，怎样制氢？靠什么来制氢？这些问题一直是广大科研工作者极为关注的研究领域。在众多的储氢材料中，氨硼烷(NH3BH3,AB)以其高质量储氢量(19.6wt.％)、相对成本较低等优点成为较有潜力的储氢材料之一。水解是氨硼烷与水反应放出氢气的过程，此反应无催化剂在室温下不反应，加入催化剂后均可实现室温快速、大量放氢(见式(1))。水解制氢的关键在于研制高效廉价催化剂。

NH3BH3+2H2O→NH4++BO2－+3H2 (1)

氨硼烷可以为便携式电源、燃料电池以及电动汽车等提供氢源，引起了人们的广泛关注。上述制氢反应可通过催化剂来调节，因此催化剂开发成为氨硼烷制氢领域亟待解决的关键问题之一。

在氨硼烷水解放氢反应中，Pt、Ru、Pd、Ir、Rh等贵金属材料催化剂的使用(Q.Yao,Z.H.Lu,Y.Jia,X.Chen,X.Liu,Int.J.Hydrogen Energy,40(2015)2207-2215；B.L.Conley,D.Guess,T.J.Williams,J.Am.Chem.Soc.,133(2011)14212-14215.)均可有效提高氨硼烷的放氢速率，但高昂的成本不适合工业生产和生活需要，阻碍其广泛应用。因此，为了在提高催化剂催化速率的同时降低材料成本，非贵金属基催化剂则成为了又一研究热点。主要包含Ni，Co，Co–P，Co–B，Cu–B，Co–Ni–B，Ni–B，Co–Mo–B以及Co–Ni–P等Co基和Ni基催化剂。随着研究的不断深入，三元非贵金属催化剂材料被广泛关注，这可能是三种元素之间的协同效应，可有效提高催化效率，增强催化剂的稳定性，尤其是三元非贵金属Co–Mo–B催化剂材料因具有较好的催化活性而备受关注。

传统的Co–Mo–B材料多采用液相还原法制备成粉状，但是粉体材料存在一定的问题，如易于团聚，在循环使用过程难于从体系中分离，这在很大程度上影响了其催化氨硼烷水解制氢的活性和循环稳定性。实际上，材料的性质不仅与其元素组成、纯度有关，还与材料本身的形貌、结构以及颗粒尺寸等因素有很大关系，因此，这就为Co–Mo–B材料的制备过程提出了更高的要求，不仅能制备出Co–Mo–B纳米材料，而且还要重视材料本身的微观形貌以及颗粒尺寸。目前，采用化学镀一步合成形貌可控的Co–Mo–B纳米催化材料还未见报道。

发明内容

本发明以解决上述粉体材料中遇到的问题为目的，旨在提供一种粒径可控的Co–Mo–B纳米催化材料及制备方法。