[发明专利]扭结的纳米带状Co-Fe-B催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种扭结的纳米带状Co‑Fe‑B催化剂、制备方法及其应用，该催化剂的化学式为：Co_xFe_yB，其中，0y:x1，其外观呈扭结的带状结构，表面由纳米微球构成，且纳米微球的粒径为50～200nm；该催化剂采用化学还原工艺，制备过程简单，反应迅速，易于操作，投资成本低廉，且不涉及任何高温高压过程，制备的Co_xFe_yB纳米材料避免了传统粉末材料易于团聚，难于回收和重复利用的缺点，具有稳定性高等优点，该催化剂可用于硼氢化钠的水解制氢催化。

技术领域

本发明公开涉及催化剂制备的技术领域，尤其涉及一种扭结的纳米带状Co-Fe-B催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

氢能，因其清洁高效，而成为未来理想的新能源之一，具有广泛的应用前景。而制氢技术是氢能利用开发过程中亟待解决的主要问题之一。在众多的储氢材料中，硼氢化钠(NaBH₄)以其具有储藏安全、运输便捷、储氢能量密度较高(10.6wt.％)、相对成本较低等优点，成为较有潜力的储氢材料之一。硼氢化钠通过水解的方式制取氢气，1mol NaBH₄能与水结合而生成4mol氢气。因此，其实际产氢质量分数可高达21.6％，该值远远高于美国能源署(DOE)关于储氢系统的要求目标值(质量储氢密度达到9％)。综合近年来关于硼氢化钠的研究进展以及美国能源署关于制氢材料产业化的要求来看，硼氢化钠制氢的关键是低成本高效制氢催化剂的研制。

近年来，高活性的Pt、Pd、Ru等贵金属基催化剂，由于其高昂的成本和有限的储量抑制了其实际应用的进程。Co基、Ni基等非贵金属逐渐引起了广大科研工作者的关注，例如：Co–P，Co–B，Ni–P，Ni–B等。研究发现，尽管这些非贵金属基催化材料表现了一定的催化活性，但是其催化性能仍有待进一步提高。

因此，如何研发一种高催化性能的非贵金属基催化剂，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明公开提供了一种扭结的纳米带状Co-Fe-B催化剂、制备方法及其应用，以解决现有的贵金属基催化剂，由于成本高昂，储量有限，导致无法满足现有应用需求的问题，而非贵金属基催化材料，虽然表现了一定的催化活性，但存在催化性能一般的问题。

本发明一方面提供了一种扭结的纳米带状Co-Fe-B催化剂，该催化剂的化学式为：Co_xFe_yB，其中，0y:x1；

所述催化剂的外观呈扭结的带状结构，且所述催化剂的表面由纳米微球构成，所述纳米微球的粒径为50～200nm。

本发明另一方面还提供了一种上述扭结的纳米带状Co-Fe-B催化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

1)将Fe²⁺盐和Co²⁺盐溶解于去离子水中，形成溶液A；

2)将甘氨酸溶于去离子水，形成溶液B；

3)将所述溶液A与所述溶液B混合，搅拌形成溶液C；

4)将氢氧化钠溶于去离子水，形成溶液D；

5)将所述溶液D滴定到所述溶液C中，得到溶液E；

6)将硼氢化钠加入所述溶液E中，形成褐色溶液F；

7)将负载物加入所述褐色溶液F中，反应5-15min，反应结束后，将负载物经乙醇溶液洗涤、吹干处理后，得到的黑色物质即为目标产物Co_xFe_yB。

优选，步骤1)中Fe²⁺盐和Co²⁺盐通过超声溶解于去离子水中。

进一步优选，所述Fe²⁺盐为七水合硫酸亚铁。