[发明专利]催化剂及其在光催化氨硼烷水解制氢中的用途

说明书

本发明提供了催化剂及其在光催化氨硼烷水解制氢中的用途。其中，催化剂包括活性材料和半导体助剂的混合物，其中，所述活性材料包括金属磷化物。发明人发现，该催化剂结构简单、易于实现，可以大幅度提高氨硼烷水解制氢的速率和选择性，且可以大幅度提高降冰片二烯光催化异构制四环庚烷的效率，有利于获得新型燃料。

技术领域

本发明涉及光催化制氢技术领域，具体的，涉及催化剂及其在光催化氨硼烷水解制氢中的用途，更具体的，涉及催化剂、其制备方法及其在光催化氨硼烷水解制氢中的用途。

背景技术

新型燃料合成在机械、军工、航天等领域有着重要的意义。氢能具有热值高、清洁、环保等优点，是最具前景的绿色能源之一。液氢在通讯卫星、航天飞机等运载火箭中有着重要的应用；氨硼烷可以通过催化剂催化进行水解，1mol氨硼烷理论上可以产氢3mol，氢气为唯一气体产物，产氢量大且副产物可溶于水，因此氨硼烷水解是一种非常理想的快速制氢的途径。除液氢外，四环庚烷也是一种性能优良的高能航空航天碳氢燃料。四环庚烷是一种典型的高张力笼状液态烃，密度达到0.98g·cm^-3、冰点低于-40℃，稳定性好，可安全储运，可由降冰片二烯光催化异构制备得到。开发新型高效的氢气和四环庚烷的合成方法，是一直以来的研究重点。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种新型、高效的催化剂，该催化剂可以高效催化氨硼烷水解制氢或者可以高效催化降冰片二烯光学异构制四环庚烷。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种催化剂。根据本发明的实施例，该催化剂包括活性材料和半导体助剂的混合物，其中，所述活性材料包括金属磷化物。发明人发现，该催化剂结构简单、易于实现，将半导体助剂与金属磷化物混合之后使得催化剂在紫外光、可见光或者全光谱条件下具有优异的催化活性，可以大幅度提高氨硼烷水解制氢的速率和选择性，且可以大幅度提高降冰片二烯光催化异构制四环庚烷的效率，有利于获得新型燃料；该催化剂的稳定性强，可以反复利用，使用寿命长，利于大规模生产和应用。

根据本发明的实施例，所述金属磷化物包括单金属磷化物和双金属磷化物中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述活性材料包括Ni_xCo_2-xP，其中，0≤x≤2。

根据本发明的实施例，x为0.5-1。

根据本发明的实施例，所述半导体助剂包括过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、铋系化合物以及高分子半导体材料中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述高分子半导体材料包括C₃N₄。

根据本发明的实施例，所述过渡金属氧化物包括ZnO、TiO₂、ZnWO₄、Fe₂O₃、WO₃和W₁₈O₄₉中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述过渡金属硫化物包括CdS。

根据本发明的实施例，所述铋系化合物包括BiVO₄和Bi₂O₃中的至少一种。

根据本发明的实施例，基于所述催化剂的总质量，所述半导体助剂的含量为20-80wt％。

根据本发明的实施例，基于所述催化剂的总质量，所述助剂的含量为50wt％。