[发明专利]一种CoP-NiCoP/NC复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种CoP‑NiCoP/NC复合材料，首先通过水热制备Ni‑BTC微球，再将制备好的Ni‑BTC微球与六水合硝酸钴和尿素进行水热形成钴前驱体，最后，经过磷化即可制得，所得材料呈核壳结构；所述核壳结构的核结构由Ni‑BTC微球构成，壳结构由钴前驱体磷化形成的CoP纳米棒构成。其制备方法包括以下步骤：1，Ni‑BTC微球的制备；2，钴前驱体的制备；3，CoP‑NiCoP/NC复合材料的制备。作为硼氢化钠水解制氢催化剂的应用，303K下提供的最大产氢速率为4000 mL•min^‑1g^‑1；放氢量为理论值的100%；催化放氢的活化能为Ea=35.27kJ•mol^‑1；循环10次后的催化性能为初始催化活性的76%。本发明的制备方法条件温和、成本低且具有优良的催化性能，可广泛应用于环保、能源等领域。

技术领域

本发明涉及催化化学技术领域，具体涉及一种CoP-NiCoP/NC复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着煤、石油和天然气等化石燃料的大量消耗，近年来衍生的环境污染和气候变化问题越来越严重。世界各地的许多研究人员都在寻求新的替代方案，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。

氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。氢是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%。与低压气态储氢和加压罐中的液态氢相比，固态储氢被广泛研究并集中在可逆储氢材料上，如金属/合金氢化物、碳材料和复合氢化物。在化学氢化物中，硼氢化钠(NaBH₄)因其高储氢量(10.8%)、安全储存性和对环境无害的水解产物而日益受到关注。在环境温度下，在合适的催化剂作用下，由硼氢化钠可以获得高质量的氢气。因此，高效催化剂在硼氢化钠水解制氢中起着关键作用。

氢可以由下式的硼氢化钠水解催化产生:

NaBH₄+2H₂O→NaBO₂+4H₂ ΔH＝-217kJ/mol

硼氢化钠水解制氢催化剂分为均相催化剂和多相催化剂。均相催化剂可以用酸和金属配合物催化，多相催化剂包括金属基催化剂，它克服了均相催化剂的大部分缺点，可以很容易进行分离，循环使用。金属基有贵金属催化剂，如铂、铑、钌基催化剂，表现出最好的催化活性这种催化剂的价格昂贵，储存量低和短寿命限制了它们的广泛应用。因此，我们急需开发一种低成本高性能的非贵金属催化剂来代替贵金属催化剂，如过渡金属Co、Ni、Fe、Cu、Mn等。

目前研究表明，过渡金属的催化活性顺序为Co＞Ni＞Fe＞Cu。与钴相比，镍、铁和铜的价格更便宜。

此外，过渡金属与类金属P结合可以产生协同效应，显著提高催化剂的催化活性，因此，开发Co-P、Ni₂P、NiCoP等金属磷化物催化剂在硼氢化钠催化水解具有广阔的应用前景。