[发明专利]多孔碳纳米催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明实施例公开了一种多孔碳纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：将前驱体、钴盐、钼盐混合均匀进行研磨后，边通氮气边煅烧，先以2.3℃/min速率加热到550℃恒温4h，再以3℃/min速率加热到700～900℃恒温2h后冷却，其中，前驱体选自三聚氰胺二硼酸盐。本发明实施方式相对于现有技术而言，通过引入钼这种过渡金属，降低活性表面积减少的概率，修饰多孔碳纳米催化剂的表面结构，避免了多孔碳纳米催化剂的易团聚和不方便回收的问题，同时采用碳纳米材料为支撑结构，以石墨烯包裹的钴纳米颗粒嵌入到硼氮掺杂的多孔碳纳米球中，可以增大多孔碳纳米催化剂的比表面积，达到了安全、廉价、环保、高效的催化水解制氢的目的，在燃料化学移动制氢方面具有比较好的应用前景。

技术领域

本发明实施例涉及纳米复合材料制备领域，特别涉及一种多孔碳纳米催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

化石燃料的枯竭和日益严重的环境问题引发了对清洁和可持续替代能源的迫切需求。氢是最有前景的清洁和可再生能源，它已经在解决环境和能源危机的方面发挥了重要作用。然而，在正常环境条件下安全有效地释放氢气仍然是全球范围内亟待解决的技术难题。像金属合金混合物、金属硼氢化物-金属杂化物和氨硼烷等固态储氢材料已经引起了强烈的关注。含氢量19.6％的氨硼烷(AB)在普通储存条件下很稳定又是具有很好潜能的制氢便携式装置，所以利用AB催化制氢的报道也不少见了。AB的水解制氢反应与其热脱氢生成氢气的反应相比，不需要高温条件，在室温下利用适当的纳米催化剂水解1molAB就可以制取3molH₂。AB的水解制氢反应具有高效、便捷等优势不言而喻。

目前金属催化剂，如：铜、金、铁等，已经广泛地应用于环境催化、氨与甲醇合成、费托合成和烃类转化等工业。迄今为止，各种各样的催化剂体系已经在AB的水解方面进行了测试，还通过使用Pt、Ru和Rh等贵金属实现了快速制氢，但是由于Pt、Ru和Rh等贵金属价格昂贵、资源有限限制了它们的实际应用。

为了替代贵金属，像Co等稳定的非贵金属已经被研发出来了。但是目前报道的较多催化剂由于比表面积小和非磁性等缺点，经常易团聚和不方便回收。这样严重影响了它们的催化活性和循环利用制氢的效果。

综上所述，提供一种稳定、易回收、活化能低和可快速制氢的材料的制备方法是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种多孔碳纳米催化剂、制备方法及其应用，提供了一种稳定、易回收、活化能低和可快速制氢的材料的制备方法，达到了安全、廉价、环保、高效的催化水解制氢的目的。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种多孔碳纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将前驱体、钴盐、钼盐混合均匀进行研磨后，边通氮气边煅烧，先以2.3℃/min速率加热到550℃恒温4h，再以3℃/min速率加热到700～900℃恒温2h后冷却，其中，前驱体选自三聚氰胺二硼酸盐。

本发明的实施方式还提供了一种上述多孔碳纳米催化剂的制备方法制备得到的多孔碳纳米催化剂。

本发明的实施方式还提供了多孔碳纳米催化剂在催化水解氨硼烷制氢中的应用。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过引入钼这种过渡金属，降低活性表面积减少的概率，修饰多孔碳纳米催化剂的表面结构，避免了多孔碳纳米催化剂的易团聚和不方便回收的问题，同时采用碳纳米材料为支撑结构，以石墨烯包裹的钴纳米颗粒嵌入到硼氮掺杂的多孔碳纳米球中，可以增大多孔碳纳米催化剂的比表面积，使得多孔碳纳米催化剂具有更好的催化活性和选择性，提供了一种稳定、易回收、活化能低和可快速制氢的材料的制备方法，达到了安全、廉价、环保、高效的催化水解制氢的目的，在燃料化学移动制氢方面具有比较好的应用前景。

另外，前驱体的制备方法包括以下步骤：

将硼酸和三聚氰胺混合后进行溶解；