[发明专利]一种氨硼烷制氢用催化剂Ni2-x

说明书

本发明属于氨硼烷水解制氢技术领域，公开一种氨硼烷制氢用催化剂Ni_2‑xFe_x@CN‑G及其制备方法。所述催化剂的结构为氮掺杂碳包覆的NiFe纳米颗粒生长在石墨烯纳米片上。制备方法：（1）、制备前驱体Ni_2‑xFe_x‑LDH@PDA‑GO复合材料：（1a）、将GO分散于水中，获得GO分散液；（1b）、将镍盐、铁盐、尿素溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液加入到GO分散液中，搅拌均匀，加入碱性溶液，再搅拌均匀，加入多巴胺溶液，搅拌24‑72 h后，控温在120‑140℃水热反应24‑48 h；冷却至室温，然后抽滤、干燥，制得前驱体Ni_2‑xFe_x‑LDH@PDA‑GO复合材料；（2）、将前驱体Ni_2‑xFe_x‑LDH@PDA‑GO复合材料在惰性气氛保护下煅烧，降至室温，加入乙醇钝化，烘干、研磨，制得催化剂Ni_2‑xFe_x@CN‑G。本发明所制备的催化剂用于氨硼烷制氢具有很高的活性。

技术领域

本发明属于氨硼烷水解制氢技术领域，具体涉及一种氨硼烷制氢用催化剂Ni_2-xFe_x@CN-G及其制备方法。

背景技术

氢能作为一种可持续、清洁的能源，是能够取代传统化石燃料（煤、石油和天然气等）的最有希望的候选者之一。但是，氢气的储存和运输是氢能发展的关键问题。在新型储氢材料中，氨硼烷具有高氢含量（19.6 wt%）、低分子量（30.87 g/mol）、无毒、高稳定性，并且在空气和水溶液中具有良好的稳定性的特点。这些优点使氨硼烷作为储氢材料吸引了人们的目光。同时，合适催化剂的存在有助于氨硼烷释放氢气，氨硼烷经催化水解后可有效释放氢气，每摩尔氨硼烷释放为3 mol氢气。贵金属基催化剂，如Pt、Pd、Ru、Rh等具有优良的催化氨硼烷水解活性。然而，这些贵金属的高成本和在自然界中含量较低极大地阻碍了它们的普遍应用。因此，基于具有低制造成本和地球含量丰富的元素并且性能较高的催化剂对于工业化是高度期望的。

因此，研究开发无贵金属催化剂是目前该领域的研究热点和重点。其中包括氧化物、磷化物、硼化物等。在所有报道的无贵金属催化剂中，钴基催化剂是催化氨硼烷水解最有吸引力和最有活性的催化剂。但是钴基催化剂在催化剂制备和液相催化反应中易团聚。所以，开发出更稳定、成本更低、活性更强的催化体系是必要的。由于镍基催化剂的价格较低，地球元素含量较高，因此镍催化剂表现出较好的性价比。镍基催化剂与钴基催化剂相比，由于镍基催化剂的活性较低，所以长期以来没有受到重视。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷与不足，本发明的目的在于提供一种氨硼烷制氢用催化剂Ni_2-xFe_x@CN-G及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种氨硼烷制氢用催化剂，所述催化剂的分子式为Ni_2-xFe_x@CN-G，0≤x≤2；所述催化剂的结构为氮掺杂碳包覆的NiFe纳米颗粒生长在石墨烯纳米片上。

所述的氨硼烷制氢用催化剂的制备方法，步骤如下：

（1）、制备前驱体Ni_2-xFe_x-LDH@PDA-GO复合材料：

（1a）、将GO分散于水中，获得GO分散液；

（1b）、将镍盐、铁盐、尿素溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液加入到GO分散液中，搅拌均匀，加入碱性溶液，再搅拌均匀，加入多巴胺溶液，搅拌24-72 h后，控温在120-140 ℃水热反应24-48 h；冷却至室温，然后抽滤、干燥，制得前驱体Ni_2-xFe_x-LDH@PDA-GO复合材料；