[发明专利]一种ZIF-8材料负载WS2

说明书

本发明属于催化制氢领域，特别涉及一种ZIF‑8材料负载WS₂的催化剂制备方法，包括(1)以锌盐、二甲基咪唑等为原料，制备ZIF‑8材料；(2)配置含WCl6的溶液，得到溶液A；(3)将ZIF‑8称取50mg置于10ml甲醇溶液中，搅拌，得溶液B；(4)取适量的A溶液加入B溶液中，搅拌3h，离心，在70℃下烘干；(5)在管式炉中，氩气环境下，650℃‑950℃下，两个小时，进行碳化。(6)在管式炉中，硫化氢气体环境下，650℃‑950℃下，两个小时，进行硫化。即得到ZIF‑8材料负载WS2的催化剂。(7)将ZIF‑8材料负载WS2的催化剂用于水解。本发明投资成本低廉，催化剂使用寿命长，具有较大表面积，可显著加快水解制氢速率,有效降低反应活化能。

技术领域

本发明属于催化制氢领域，特别涉及一种ZIF-8材料负载WS2的催化剂制备方法。

背景技术

化石燃料有限的储量使人类正面临着前所未有的能源危机,同时其燃烧产物被排放到大气中加速了温室效应。面临这些问题,现在人类迫切需要寻找一种可以替代的新能源。氢能作为一种可再生的绿色能源受到人们的极大关注,氢能的高效利用成为了人们研究的热点,其中使用氢气作为燃料具有明显的优势。然而寻求安全、方便、实用性强的储氢技术仍然是一个挑战。

为了实现快速可控产氢,必须选择一种高效的催化剂作为氢原子复合成为氢分子的场所来催化其水解反应。常用的催化剂有两类,一类为贵金属,如铂及其合金等,另一类为铁、钴、镍等非贵金属。由于贵金属的成本高昂及储量有限,难以满足大规模应用,而且非贵金属也可以有极好的性能,所以目前的研究主要集中在非贵金属催化剂方面。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种设备减少,投资成本低廉,而且催化剂使用寿命长,具有较大比表面积,可显著加快反应速率,有效降低反应活化能，采用ZIF-8负载二硫化钨催化剂催化水分解产氢的方法。

本发明提出一种ZIF-8材料负载WS2的催化剂制备方法，包括如下步骤：

(1)将锌盐溶解在溶剂中，制备含有锌的溶液；

(2)将二甲基咪唑溶解在溶剂中，制备含有二甲基咪唑的配体溶液；

(3)将步骤(1)所得溶液倒入步骤(2)所得溶液中，室温下搅拌一段时间，转移至50ml反应釜中，高温反应一段时间，冷却，离心，干燥即得ZIF-8混杂材料；

(4)配置含WCl6的溶液，得到溶液A；

(5)将ZIF-8称取50mg置于10ml甲醇溶液中，搅拌，得溶液B；

(6)取适量的A溶液加入B溶液中，搅拌3h，离心，在真空烘箱中70℃下烘干；

(7)在管式炉中，通入气体，碳化，后硫化，即得到ZIF-8材料负载WS2的催化剂；

(8)取0.5mol/L硫酸加入到五口瓶的恒温容器中，在旋转圆盘电极上加入步骤(7)中得到的ZIF-8负载WS2催化剂；

(9)用Nova 2.1软件记录催化反应的进程。

进一步地，所述步骤(1)中的锌盐为硝酸锌。

进一步地，所述步骤(1)中的溶液为甲醇。

进一步地，所述步骤(2)中的溶液为甲醇。

进一步地，所述步骤(3)中的高温为120℃-140℃，时间2h-5h。

进一步地，所述步骤(4)中的溶液所用的溶剂为乙醇。

进一步地，所述步骤(5)中的适量的A溶液为50-200微升。

进一步地，所述步骤(7)中的碳化时气体为氩气；硫化时气体为硫化氢气体。