[发明专利]一种包裹细小高分散钯纳米粒子的多孔聚胺复合材料的制备和应用

说明书

本发明提出一种包裹细小高分散钯纳米粒子的多孔聚胺复合材料的制备和应用，利用共价有机框架材料为前体合成一种包裹细小高度分散钯纳米粒子的多孔聚胺复合材料，用于催化氨硼烷分解产氢，对于解决现如今清洁能源匮乏有一定的帮助。多孔聚胺化合物与钯离子进行配位从而稳定钯离子，并通过一步法还原将稳定的钯离子还原成细小的钯纳米粒子同时生成聚胺连接子。多孔聚胺复合材料能够有效稳定和在催化反应中保护钯纳米粒子团聚，整个制备过简单，催化效果优异，对催化反应有十分积极的影响。

技术领域

本发明属于纳米材料制备及催化领域，涉及一种包裹细小高度分散钯纳米粒子的多孔聚胺复合材料的合成及应用。

背景技术

近年来，解决能源问题对于人类而言是极大挑战，开发新型的清洁能源成为了当今热门研究方向之一。氢气由于它的高能量密度和可再生性，使其成为最有前景的绿色清洁能源，但是对于氢气的储存和释放仍然是个挑战。氨硼烷以其高的含氢量和优异的稳定性等优势，成为最具有潜力的储氢材料。众所周知，金属纳米粒子对于氨硼烷的催化产氢有非常大的促进作用，但是金属纳米粒子在催化反应的过程中由于较高的表面能而容易团聚，从而导致催化循环性能的下降。因此，合成具有高稳定性和活性的基于金属纳米粒子的复合催化剂仍是个待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，合成了一种包裹细小高度分散钯纳米粒子的多孔聚胺复合材料及其催化氨硼烷分解产氢。采用已知的共价有机框架材料与金属离子相配位，再引入还原剂，通过简单的加热和搅拌过程，合成出包裹在多孔聚胺物的壳层内的细小且高分散的钯纳米粒子。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种包裹细小高度分散钯纳米粒子的多孔聚胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将醋酸钯和COF-LZU1分散在二氯甲烷中，通过搅拌的方式实现亚胺键与二价钯络合，并过滤收集，冷冻干燥；

（2）将上述得到的固体分散在一定比例的四氢呋喃和去离子水的混合液中70℃搅拌，并向其中加入过量的硼氢化钠固体进行还原，持续加热搅拌24小时，收集固体用四氢呋喃和去离子水各洗涤三次70℃干燥过夜，得到包裹细小高度分散钯纳米粒子的多孔聚胺复合材料Pd@H-PPA；

所述四氢呋喃和去离子水的体积比为4:1。

将钯纳米粒子包裹在多孔聚胺壳层的方式是加热和搅拌。

所获得钯纳米粒子平均大小为2.6 nm尺寸小，且高度分散在多孔聚胺材料的壳层当中。

应用：Pd@H-PPA催化剂用于催化氨硼烷产生氢气，将所合成的催化剂投入到氨硼烷的水溶液中，反应温度为25~45℃，显示出高效稳定的可循环的优异性能。

本发明的优点在于：

采用一步法将与COF-LZU1中亚胺键配位的二价钯离子，原位还原成为细小的钯纳米粒子，同时也将亚胺键还原成仲胺键。操作简便，制备流程简单；且所制备的复合材料具有优异的催化性能。

附图说明

图1是实施例1合成的Pd@H-PPA的X射线粉末衍射图；

图2是实施例1合成的Pd@H-PPA的傅里叶变换红外光谱图；

图3是实施例1合成的Pd@H-PPA的固体核磁共振碳谱图；

图4是实施例1合成的Pd@H-PPA的透射电镜图；

图5是实施例1合成的Pd@H-PPA的循环效率图；

图6 是实施例1 合成的Pd@H-PPA参与8次催化反应后的透射电镜图。

具体实施方式