[发明专利]非贵金属掺杂ZIF-67@Co催化氨硼烷水解材料及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种非贵金属掺杂ZIF‑67@Co催化氨硼烷水解材料及其制备和应用，该制备方法包含：将ZIF‑67浸泡在钴盐A溶液中，离心，将固体洗涤，冷冻干燥，得到复合物ZIF‑67@Co²⁺；将复合物ZIF‑67@Co²⁺置于氨硼烷溶液中反应，离心，将固体洗涤，冷冻干燥，得到活性金属负载的复合物；将活性金属负载的复合物于真空环境或惰性气体环境中，在400℃热处理，得到非贵金属掺杂ZIF‑67@Co催化氨硼烷水解材料。本发明的方法采用弱还原剂氨硼烷，不破坏载体结构，而且经热处理调控其活性金属成分的晶体结构，从而使得复合材料具有优良的催化性能，能够用于氨硼烷水解制氢，提高水解速率。

技术领域

本发明涉及一种催化氨硼烷水解材料，具体涉及一种非贵金属掺杂ZIF-67@Co催化氨硼烷水解材料及其制备和应用。

背景技术

传统化石能源储量有限且会造成大量温室气体排放，无法满足环境友好型社会的可持续发展需求，因此需要大力开发清洁能源。氢气氧化/燃烧后的唯一产物为水，是最有前景的清洁能源。然而，氢气的大量储存与安全快速释放是限制其大规模应用的主要技术瓶颈。近几年以氨硼烷作为高效的储氢材料是一个研究的热点问题，但是氨硼烷可与水形成氢键，无催化剂的作用时制氢速度缓慢，因此设计一种高效的催化剂促进氨硼烷快速水解制氢迫在眉睫。

目前，对于催化材料的研究热点主要集中在活性成份和载体方面，其中主要分为：贵金属材料、贵金属-非贵金属材料以及非贵金属材料。当前研究热点主要集中在贵金属材料，而主要应用的贵金属材料有铑、钌、铂。贵金属作为常用的催化活性金属，具有及其优良的催化活性。但是，贵金属作为催化活性材料的缺点也十分突出，其高昂的价格以及有限的储存丰度极大限制了它在催化上更广泛的应用。

与贵金属材料相比，非贵金属材料具有价格低廉，储存量多等显著优点。铁，钴，镍，铜等非贵金属对于氨硼烷水解都有一定的催化活性，但是钴相对来说在非贵金属当中催化活性是最高的，除此之外钴还有很强的磁性，能够通过磁分离将其从反应体系中分离出来，达到循环利用的目的，使其在工业应用很大程度上成为了可能。但是由于钴金属纳米颗粒具有很高的表面能容易发生聚集，从而造成催化活性降低，为了解决此问题我们引入催化剂载体。由于多数催化剂载体能够与其负载的金属催化剂之间形成电子施-受体系，进一步增强催化剂的催化效率，同时负载型催化剂在循环使用寿命上也表现出优异的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种非贵金属掺杂ZIF-67@Co催化氨硼烷水解材料及其制备和应用，解决了氨硼烷水解速率缓慢的问题，制备的催化氨硼烷水解材料具有优良的催化速率和循环性能，且其原材料价格低廉，制备过程简单。

为了达到上述目的，本发明提供了一种非贵金属掺杂ZIF-67@Co催化氨硼烷水解材料的制备方法，该制备方法包含：将ZIF-67浸泡在钴盐A溶液中，离心，将固体洗涤，冷冻干燥，得到复合物ZIF-67@Co²⁺；将所述复合物ZIF-67@Co²⁺和氨硼烷的混合水溶液在室温反应，离心，将固体洗涤，冷冻干燥，得到活性金属负载的复合物；将所述活性金属负载的复合物于真空环境或惰性气体环境中，在400℃热处理，得到非贵金属掺杂ZIF-67@Co催化氨硼烷水解材料。

优选地，所述复合物ZIF-67@Co²⁺与氨硼烷的摩尔比为2:3。

优选地，所述钴盐A溶液选自氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴中任意一种或两种以上的水溶液。

优选地，所述钴盐A溶液的浓度为0.10mol/L。

优选地，所述热处理的时间为30min。

优选地，所述ZIF-67的制备，包含：将可溶性钴盐B和2-甲基咪唑分别溶解在甲醇和乙醇中，混合均匀，室温静置，离心，将固体洗涤，冷冻干燥，得到ZIF-67晶体。

优选地，所述可溶性钴盐B选自氯化钴或/和乙酸钴。