[发明专利]甲酸水解制氢用高效纳米催化剂及其制备方法

权利要求书

1.甲酸水解制氢用高效催化剂，其特征在于，通过在经过-NH₂-N双官能团修饰的石墨烯载体NH₂-N-rGO上掺杂金钯铱纳米粒子得到AuPdIr/NH₂-N-rGO高效催化剂。

2.一种如权利要求1所述的甲酸水解制氢用高效催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用Hummer’s方法预先制备出氧化石墨烯GO，将制得的GO加入一定量的水中，配制浓度为1～5mg/mL的GO水溶液；超声处理15～30min，得到分散均匀的GO水溶液；

(2)将适量3-氨丙基-3-乙氧基硅烷APTS，加入到步骤(1)所述的GO水溶液中继续超声5～15min，搅拌均匀，得到混合溶液A；

(3)将摩尔比为1:2的PdCl₂和NaCl溶解于一定量的蒸馏水中，搅拌均匀，得到棕黄色的Na₂PdCl₄水溶液；

(4)将配制好的Na₂PdCl₄水溶液、HAuCl₄水溶液和IrCl₃·xH₂O水溶液，取适量加入到步骤(2)所述的混合溶液A中，并继续搅拌，得到混合溶液B；

(5)将30～100mg硼氢化钠NaBH₄作为还原剂加入到步骤(4)所述的混合溶液B中，搅拌还原，得到混合溶液C；

(6)在室温下，将步骤(5)所述的混合溶液C在空气中搅拌还原，待气泡完全消失，8000～10000rpm离心3～5min，水洗3～5次，即可得到AuPdIr/NH₂-N-rGO高效催化剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的Na₂PdCl₄水溶液、HAuCl₄水溶液和IrCl₃·xH₂O水溶液的浓度均为0.02M。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，Pd:(Au+Ir)的摩尔比为1:1，其中Au：Ir摩尔比为1～5：1。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，Au:Pd:Ir的最佳摩尔比为7:10:3。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述的搅拌还原是在室温条件下进行，还原时间为10～20min。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述的AuPdIr/NH₂-N-rGO高效催化剂是AuPdIr纳米颗粒均匀分布在经过-NH₂-N双官能团修饰的石墨烯载体NH₂-N-rGO上。

8.一种如权利要求1所述的甲酸水解制氢用高效催化剂的应用，其特征在于，甲酸水溶液的浓度为0.5～5M，所述AuPdIr/NH₂-N-rGO高效催化剂和甲酸的摩尔比为0.01～0.5。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，将所述的AuPdIr/NH₂-N-rGO高效催化剂用于甲酸水溶液室温分解制氢反应；当AuPdIr/NH₂-N-rGO高效催化剂实际用量为0.06mmol时，在0.75分钟内产生245mL气体，所述的气体为甲酸脱氢反应所产生氢气和二氧化碳的1:1混合气，甲酸转换率为100％，氢气选择性为100％。