[发明专利]一种钴酸镍铜纳米颗粒的制备方法及其在催化氨硼烷水解产氢上的应用

说明书

本发明公开了一种钴酸镍铜纳米颗粒的制备方法，属于纳米材料领域及催化剂制备技术领域。所述制备方法包括：（1）、将可溶性镍盐、钴盐、铜盐溶于超纯水中，配置成混合盐溶液A；（2）、将络合剂柠檬酸三钠溶于超纯水，配置成溶液B，所加入络合剂与金属离子的摩尔比为0.5~2.0；（3）、将沉淀剂溶于超纯水形成C溶液，所加入沉淀剂与金属离子的摩尔比为2~50；（4）、将B，C溶液按顺序缓慢加至A溶液混合，搅拌0~1 h；（5）、再转移至反应釜，80~180℃反应8~24 h，过滤洗涤，40~80℃下烘干，转移至马弗炉350~800℃煅烧1~8 h。本发明采用水热合成法，整个制备过程操作简单，环境友好，实验重现性非常好，成本低、易于工业化生产，可规模化生产Cu_xNi_1‑xCo₂O₄复合钴酸盐。

技术领域

本发明属于纳米材料领域及催化剂制备技术领域。尤其涉及一种钴酸镍铜纳米颗粒的制备方法及其在催化氨硼烷水解产氢上的应用。

背景技术

化石能源的枯竭已迫使新能源的崛起，而氢能源作为一种安全环保、来源丰富、适用范围广、零排放等优点的新型能源，被认为是未来最具发展前景的能源之一，其在氢燃料汽车、电池、照明以及城市生活等方面，都具有着不可忽视的地位。而氢能源开发的关键在于寻找合适的储氢材料。储氢材料主要有化学氢化物、吸附储氢材料和金属氢化物。氨硼烷（NHBH，简称AB）中的氢具有高的能量密度(142 MJ/kg)，高的含氢量（19．6wt％），被认为是极为高效的储氢材料。其在室温下几乎不反应，但是可以在催化剂的作用下，1molAB通过水解几乎能释放出3mmol的氢气，其释氢速率随催化剂的性能优异的不同而有很大的差异，所以，研究和开发新型高效的氨硼烷水解制氢的催化剂是当前新型能源研究中的热点。

钴酸镍铜作为过渡金属氧化物中的一员，由于其具有特殊的晶格结构、高比表面积、良好的导电性等特点，广泛应用于锂离子电池材料、超级电容器、光催化、电催化等领域。

中国专利（CN201810016038.6, 2018）提出一种泡沫镍负载的海胆状钴酸铜纳米材料的制备方法：以六水合硝酸钴、一水合乙酸铜、氟化铵和尿素为原料，无水乙醇和去离子水为溶剂，通过水热生长与高温煅烧的方法制备出具有海胆结构的钴酸铜纳米材料。通过本发明的方法制备的泡沫镍负载的海胆状钴酸铜纳米材料，特别是煅烧温度为约550摄氏度的条件时,获得的泡沫镍负载的海胆状钴酸铜纳米材料其海胆形状均匀且有序，表现出极好的电化学性能和良好的倍率性能。但该方法直接在泡沫镍集流体上生长获得，这并不利于规模化生产。

中国专利（CN201510204162.1, 2015）提出一种用作超级电容器电极的NiCo₂O₄@NiCo₂O₄纳米材料及其制备方法：通过水热反应法制得核结构NiCo₂O₄纳米线，在该纳米线上，进一步通过电化学沉积法制得壳结构的NiCo₂O₄纳米线，最终得到具有同质核壳结构的NiCo₂O₄@NiCo₂O₄纳米线，该发明有效的提高了电极的比表面积和空间利用率，提升了电极材料的比电容，但很明显工艺复杂且耗能。

因此，研发一种形貌可控、成本较低、产品性能优良的能够用于工业化生产钴酸盐复合物的方法是本发明的所要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高比表面积、分散均匀的钴酸镍铜纳米颗粒的制备方法，本发明合成方法简单、条件温和，合成出Cu_xNi_1-xCo₂O₄纳米颗粒具有比表面积高、分散均匀等优点。