[发明专利]SAPO-34负载硼化钴催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开SAPO‑34负载硼化钴催化剂及其制备方法和应用，以六水合氯化钴和还原剂为主要原料，反应制得硼化钴，将硼化钴分散到SAPO‑34分子筛上制成。用于改进NaBH₄的水解制氢过程的速率。本发明的催化剂制取方法简单，成本低廉，安全无污染。

技术领域

本发明属于氢气制备领域，具体涉及一种SAPO-34负载硼化钴催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着化石燃料(如石油、天然气)等不可再生资源的日益消耗以及过度使用化石燃料造成的环境污染，人们开始关注核能、太阳能、氢能等可持续和可再生的替代能源载体的开发。由于能源需求的增加和环境污染的加剧，氢能作为一种清洁的能源载体，在过去十年被认为是最有前途的化石燃料替代品之一。在可替代能源载体中，从所谓的氢能源经济的角度来看，氢在过去几年备受关注，主要是由于其清洁性，环境友好以及燃烧热值高。

然而，在实际应用中，氢气的储存和运输仍然是主要问题。自21世纪初以来，人们研究了多种氢储存和运输策略。一种策略是探索化学储氢材料，如NaBH₄、KBH₄和NH₃BH₃。这些材料具有较大的氢气储存容量，在室温下催化剂存在下通过水解反应释放纯氢气。在各种化学氢化物中，NaBH₄被认为是最有前途的储氢材料，因为它能在室温下以非常高的速度产生清洁的H₂和无毒的水解副产品。该方法的原理如下所示：

NaBH₄+(2+x)H₂O＝NaBO₂·xH₂O+4H₂ΔH＝-248.9KJ/mol

虽然硼氢化物具有较高的储氢密度，但其水解/热解制氢反应均表现出了缓慢的动力学性能。硼氢化物制氢体系的广泛应用依赖于高效实用化制氢催化剂的开发。硼氢化钠在常温下不加任何催化剂反应速率很慢，所以硼氢化钠水解要加入催化剂才能作为良好的储氢材料。

发明内容：

本发明的目的是针对上述提到的问题，提供了一种SAPO-34负载硼化钴催化剂及其制备方法，用于改善NaBH₄的放氢速率。

本发明的目的还在于提供所述的SAPO-34负载硼化钴催化剂材料用于改善NaBH₄放氢速率，该催化剂制备过程无需复杂的设计及工艺，无需添加其他化学试剂，成本低廉，安全环保。

一种SAPO-34负载硼化钴催化剂的制备方法，以六水合氯化钴和硼氢化钠为主要原料，通过硼氢化钠在Cl离子环境下的强还原性将硼元素还原反应制得硼化钴，并在反应前将反应原料和分子筛混合搅拌，通过这样的方式产生的硼化钴会均匀地分散到分子筛上，比物理方式球磨将两者混合的方式效果更有效，整个反应要在氮气环境下进行，具体步骤如下：

1)首先用电子天平称取SAPO-34分子筛和CoCl₂·6H₂O，将称好的试剂放入反应容器中，加入一定量的水溶解，先在集热式恒温加热磁力搅拌器中搅拌5min，水浴温度为40℃，使得SAPO-34分子筛与CoCl₂·6H₂O完全溶解。

2)搅拌结束后将反应容器移入超声波清洗机中，保持水浴温度为40℃，打开超声振动，在超声波清洗机中振动30min，使SAPO-34分子筛与CoCl₂·6H₂O的混合溶液中的CoCl₂·6H₂O均匀的分散到SAPO-34分子筛的孔隙中去。