[发明专利]一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法。该制备方法包括如下步骤：提供一以金属和/或合金为骨架的泡沫材料，并对所述泡沫材料进行氧化处理；将经过氧化处理后的泡沫材料置入含硼还原剂水溶液中，以进行还原处理；对经过还原处理后的所述泡沫材料进行洗涤，从而获得用于催化氨硼烷水解的催化剂。该制备方法利用廉价的泡沫材料，通过对该泡沫材料进行氧化处理，并在含有B的还原剂溶液中还原处理，通过这两个简单的步骤得到高效的且稳定性高的用于催化氨硼烷水解的催化剂，从而使得制备过程非常简单，且成本较低，可以大规模量产。

技术领域

本发明涉及储氢材料领域，尤其涉及一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法。

背景技术

氨硼烷(Ammonia Borane，简称AB)具有19.6wt％的理论氢含量，是目前氢含量最高的化学储氢材料。在常温常压下为稳定的白色无毒粉末，是一种理想的化学储氢材料。氨硼烷内的氢气主要有三种释放方法，分别是热分解，醇解和水解。其中，水解法成本相对低廉且反应无需加热稳定可控。当适合的催化剂存在时，1mol的氨硼烷可以可控稳定的释放3mol的H₂。

金属催化剂用于催化氨硼烷水解。以Pt、Au、Ru等为代表的贵金属基催化剂，它们具有优异的催化性能，但是成本过于昂贵，难以满足商业大批量生产的需求。因此，以Ni、Co、Cu、Fe为代表的非贵金属催化剂由于成本低廉开始受到广泛的关注。但是，大多数非贵金属的催化性能远不如贵金属优秀。纳米材料有着极大的比表面积，能够暴露更多的催化活性位点，材料的催化性能得到显著的提升。因此，许多纳米级的催化剂用于AB催化水解。这类方法极大地提高催化剂的活性，但是，在催化过程中，纳米颗粒伴随着不可避免的团聚，导致材料稳定性下降，这极大地影响了催化剂的实际应用。为了解决这一问题，常常将金属纳米粒子负载在某些基底上，如金属有机框架，石墨烯，碳纳米管等，以提高材料的稳定性。这一举措虽然能够一定程度上的提高材料的稳定性，但是，以上基底材料目前成本也相对较高，制备过程较为复杂，难以大规模生产。同时，由于AB具有一定的还原性，材料在催化过程中面临着被还原从而导致催化剂失活的风险，这导致如今的催化剂很少有能够在长时间的催化过程后还保持原始的催化性能。

从形态上来看，目前大部分的催化剂都是以合成粉末为主，尽管粉末有利于分散在AB溶液中。但是，催化完成后难以将催化剂粉末和AB溶液分离。无法即时停止催化反应。且AB水解会产生很多带有副产物，如NH4⁺和BO^2-的废液，这一部分废液不及时排除也会影响催化的性能。但是由于催化剂以粉末的形态分散在溶液里，导致排出废液的时候催化剂本身难以回收，引起浪费。

为了解决上述技术问题，现有技术中存在泡沫催化剂，但是该泡沫催化剂需要进行磷化处理，由于磷化处理过程中所用气体是具有毒性的，导致可能引发安全问题，并且，磷化处理过程中需要进行加热处理，成本较高，且同样可能引发安全问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种催化活性以及稳定性高的泡沫催化剂。

本发明的一个进一步的目的在于提供一种与现有技术中的泡沫催化剂具有同等程度催化活性以及更好的稳定性的无毒无害且无需加热的泡沫催化剂。

特别地，本发明提供了一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

提供一以金属和/或合金为骨架的泡沫材料，并对所述泡沫材料进行氧化处理；

将经过氧化处理后的泡沫材料置入含硼还原剂水溶液中，以进行还原处理；

对经过还原处理后的所述泡沫材料进行洗涤，从而获得用于催化氨硼烷水解的催化剂。

可选地，所述含硼还原剂为硼氢化钠、氨硼烷或硼氢化锂。