[发明专利]硼氢化钠水解制氢复合类珊瑚形貌催化剂

说明书

本发明涉及氢气制备技术领域。一种硼氢化钠水解制氢气的类珊瑚形貌的复合催化剂的制备方法，采用水热法制得Co(OH)₂，将Co(OH)₂热解制得像珊瑚形貌的CoO‑Co₃O₄复合催化剂。本发明不仅成功合成类珊瑚形貌的CoO‑Co₃O₄催化剂，而且还引入碳和硼元素，这可能促进了钴氧化物种与载体的相互作用。利用高结晶的复合钴氧化物催化硼氢化钠水解制氢，其反应活性比单纯的氧化钴、四氧化三钴要好。

技术领域

本发明涉及一种用于硼氢化钠水解制氢CoO-Co₃O₄复合类珊瑚形貌催化剂，属于氢气制备技术领域。

背景技术

一次性化石燃料的大量燃烧造成了全球能源危机和资源短缺，以及因此而造成的环境污染和气候变化等问题，开发可再生的绿色能源将成为人类发展的最终出路。氢能作为高效洁净的新能源，不仅储存量多、来源丰富，而且具有很高的能量密度，成为了连接化石燃料和可再生能源的重要桥梁。然而，氢气的储存和制备上的技术问题阻碍了其市场化应用。一系列储氢材料的开发和利用逐渐引起了学者的关注。硼氢化钠由于储氢含量高、稳定性好、水解产物无污染等特点成为有希望的化学储氢材料。它的反应如下：

其水解制氢的效率均依赖于催化剂的选择。目前该反应所用的催化剂主要分为两类：一类是非负载型金属催化剂，如Pt 、Ru、CoB等，但由于贵金属成本高，非贵金属易于团聚难以进行工业化生产；另一类是负载型金属催化剂，如：中国专利CN 102950009公开了一种用化学镀制备CoB/Ag-TiO₂以及Mo、W改性的CoB/Ag-TiO₂催化剂,该催化剂对于硼氢化钠水解产氢反应具有高催化活性，而且显示出良好的重复使用能力，在空气的稳定性也非常高，非常适合实际产氢的要求。中国专利CN107159227公开了一种负载型钴基催化剂的制备方法。该催化剂由钴、钨和硼通过单脉冲电沉积法负载于泡沫镍表面制备而成。该催化剂的制备方法简单方便、成本低、产氢效率高、分布致密、性能稳定,可以进行大规模生产,可以为无人机、仿生鱼及其他便携式燃料电池电源和室外氢气球提供化学现场制氢技术。中国专利CN107413360公开了一种用电镀法制备碳纤维布负载CoMoP，该催化剂具有高的催化活性。这两类催化剂均采用金属状态的钴作为活性组分，很少使用钴的氧化物作为活性组分。利用金属氧化物作为活性组分，既可以利用硼氢化钠的强还原性还原成钴，也可以在一定程度上避免钴纳米颗粒在反应过程中发生团聚。不同于以往报道的金属单质或复合物作为制氢的有效活性组分，本专利提出了一种金属氧化物复合有效催化硼氢化钠制氢的催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于硼氢化钠水解制氢的CoO-Co₃O₄复合类珊瑚形貌催化剂，利用金属氧化物和高比表面积的类珊瑚结构，从而提高催化活性，

本发明所采用的技术方案是：一种硼氢化钠水解制氢气的类珊瑚形貌的CoO-Co₃O₄复合催化剂，采用水热法制得Co(OH)₂，将Co(OH)₂热解制得像珊瑚形貌的CoO-Co₃O₄复合催化剂。

作为一种优选方式：水热法制得Co(OH)₂纳米颗粒制备方法包括如下步骤：

（1）称取1~10g可溶性金属钴盐，将其溶解在30ml甲醇中，制成钴盐溶液；

（2）称取1~10g四苯硼钠溶于30ml甲醇中，制成母液；

（3）在超声振荡下，向母液中倒入钴盐溶液，室温振荡1-2小时，放入水热合成釜中于100-200℃反应3-5h；

（4）冷却至室温，离心收集所得沉淀，并用甲醇、乙醇各洗数次；