[发明专利]一种用于肼硼烷产氢的Ni-CeO2

说明书

本发明属于储氢材料领域，尤其是一种用于肼硼烷产氢的Ni‑CeO₂/Ni(OH)₂复合纳米催化剂及其制备方法，针对现有的能使肼硼烷完全产氢的催化剂大部分都要含有贵金属，贵金属价格昂贵，储量有限，不利于实际应用的问题，现提出如下方案，其Ni‑CeO₂/Ni(OH)₂复合纳米催化剂，包括以下重量份的原料：活性组分10‑20份、助催化剂1‑5份和载体，所述活性组分为Ni，所述助催化剂是CeO₂，制备方法，包括以下步骤：(1)将铈源前驱体溶解在100ml的水中，本发明制备工艺简单，原料易得，成本低廉，且具有较好的催化活性和稳定性，是一种很有发展前景的催化剂。

技术领域

本发明涉及储氢材料技术领域，尤其涉及一种用于肼硼烷产氢的 Ni-CeO₂/Ni(OH)₂复合纳米催化剂及其制备方法。

背景技术

氢能因具有能量密度高、清洁无污染、可再生等特点，被誉为是下一代二次清洁能源。氢能的开发和利用得到了世界范围内的高度关注。但是，氢气的存储和输运一直以来是阻碍氢能源大规模应用的瓶颈。因此，发展新型高效安全的储氢材料和制氢技术是当前研究的热点和必需解决的关键技术问题。轻质高容量储氢材料具有高储氢质量分数和体积储氢密度，因其在放氢性能方面的显著优势，引起了学术界和工业界广泛的兴趣。

肼硼烷(N₂H₄BH₃,HB)，含氢量高(15.4wt％),物理化学性质稳定，便于保存与运输，是一种颇具应用潜力的化学储氢材料。早在 1961年，Goubeau等人合成了肼硼烷并研究了其热分解性能(Z.Anorg. Allg.Chem.1961,310,123)。随后，Zhigach等人进一步研究了肼硼烷热分解的动力学性质(Zh.Neorg.Khim 1973,18,1762)。2009年， Lentz等人报道将肼硼烷加热到140摄氏度在16小时内可以释放出 6.5wt％(J.Am.Chem.Soc.2009,131,7444)。与热分解需要较高的温度相比，肼硼烷与水反应，在室温下就可以使其硼烷基上的氢释放出来(式1)。特别是，在合适催化剂和反应条件下，肼硼烷还可以通过硼烷基的水解和肼基分解来实现完全产氢((式1和式2)。因此，理论上1摩尔肼硼烷完全分解可以产生5摩尔的氢气和1摩尔的氮气。但是，肼基的分解有一定难度，会有副反应的发生(式3)。因此，催化肼硼烷完全产氢的关键在于制备高活性、高氢气选择性的催化剂。

N₂H₄BH₃(s)+3H₂O(l)→N₂H₄(l)+H₃BO₃(l)+3H₂(g) (式1)

N₂H₄(l)→N₂(g)+2H₂(g) (式2)

3N₂H₄(l)→4NH₃(g)+N₂(g) (式3)

目前报道能使肼硼烷完全产氢的催化剂大部分都要含有贵金属 Pt或Rh(ACSCatal.2014,4,4261；J.Mater.Chem.A 2020,27, 13694-13701；Inorganic ChemistryFrontiers,2018,5,370-377)。由于贵金属价格昂贵，储量有限，不利于实际应用。因此，针对肼硼烷完全产氢反应，目前最为关键的就是发展高催化活性、高选择性和低成本的催化剂。

发明内容