[发明专利]一种Co基双金属氧化物催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Co基双金属氧化物催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：将硝酸钴加入甲醇中溶解得到透明溶液A；将2‑甲基咪唑加入甲醇中溶解得到透明溶液B；在搅拌条件下将溶液A快速加入溶液B中，在温度为20~35℃条件下继续搅拌12~48h，离心分离、洗涤后，在真空烘箱中50~100℃烘干，得到ZIF‑67；将Cu源或Ni源完全溶解于溶剂中，将制得的ZIF‑67加入到上述溶液中；搅拌均匀后，室温静置1~24h后，放入烘箱中在温度为50~100℃的条件下烘干，在空气中在温度为400~700℃的条件下焙烧1~6h得到Co基双金属催化剂，该催化剂应用在氨硼烷水解制氢反应中，提高释氢能力。

技术领域

本发明属于催化剂制备及制氢能源应用领域，具体涉及一种Co基双金属氧化物催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，化石燃料仍作为能量的主要来源，其燃烧时伴随产生的CO₂、SO₂等污染物严重引起全球变暖、环境污染、生物濒临灭绝等一系列问题。传统的化石能源不仅储量有限，而且会因排放而造成温室效应等，所以清洁能源的开发刻不容缓。清洁能源一般包含：风能、氢能、潮汐能等，其中最具前景的便是氢能源，“氢经济”作为一个长远的解决方案使社会逐渐趋向一个发展可持续能源的未来,而且氢能源的储能密度是石油能源的三倍之多，氢的燃烧、氧化的产物情节无害，只有唯一的产物水。

氨硼烷因拥有高含氢量多达19.6 wt%,性质稳定，被视为是一种很有使用前景的储氢材料。通过氨硼烷水解释氢是一种有前景的方式。将催化剂作用在氨硼烷上，其水解会释放出3个单位的氢气。贵金属催化剂虽然有着较高的催化活性，但是因为其价格高贵、储量有限，无法大范围的使用。非贵金属中Cu、Co、Ni等过渡金属拥有较高的活性。单组分的催化剂，制备的过程简易单一，通过相关表征能容易地确定其物相结构，适合催化剂催化氨硼烷反应的初步研究，但是催化效率、活性不高。利用金属间的协同效应对催化反应的促进作用，制备双金属催化剂可有效提升催化氨硼烷水解释氢的性能。

Co基催化剂在氨硼烷水解释氢反应中表现出较好的催化性能。通常选择原位还原法制备负载型催化剂，金属态的纳米颗粒分散在载体上。Yang等人[Applied SurfaceScience，2021 (538) :148091]通过原位还原法将CoCu双金属纳米颗粒分散在-COOH功能化的介孔硅载体上，制备的催化剂在氨硼烷释氢中的速率为6570 mL min⁻¹ g⁻¹。Shang等人[ACS Sustainable Chemistry Engineering，2021 (9) :822-832]将PtCo合金纳米团簇负载在N掺杂的介孔碳球上，颗粒平均尺寸1.6 nm，催化剂的放氢速率达到4902 mol_H2 mol_Pt⁻¹min⁻¹，比单金属Pt基催化剂高18倍。该方法制备的催化剂虽然具有良好的氨硼烷水解释氢催化性能，但是在反应过程中，金属纳米颗粒容易团聚。并且催化剂的制备量较少，制备好的催化剂容易被氧化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种Co基双金属氧化物催化剂及其制备方法，该催化剂应用在氨硼烷水解制氢反应中，提高释氢能力，催化剂便于大规模生产，且易于保存，有利于大规模应用。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种Co基双金属氧化物催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤一、将硝酸钴加入甲醇中溶解得到透明溶液A；

步骤二、将2-甲基咪唑加入甲醇中溶解得到透明溶液B；

步骤三、在搅拌条件下将溶液A快速加入溶液B中，在温度为20~35℃条件下继续搅拌12~48h，离心分离、洗涤后，在真空烘箱中50~100℃烘干，得到ZIF-67；

步骤四、将Cu源或 Ni源完全溶解于溶剂中，将制得的ZIF-67加入到上述溶液中；