[发明专利]一种催化氨硼烷水解的二元过渡金属催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化氨硼烷水解的二元过渡金属催化剂的制备方法，属于储氢材料领域。

背景技术

近年来，随着能源危机及环境污染的日益严重，人们越来越渴望寻找一种对环境友好的新能源体系代替传统的化石燃料。目前，最有发展前景的是氢能，当前，氢化物的水解和热解，因其反应速率快、放氢容量高等优点，成为当前人们研究的热点之一。

目前，氢化物的水解主要集中在氨硼烷上。研究表明，氨硼烷的储氢量高达19.6wt%, 与硼氢化钠的储氢量（10.7wt%）相比，具有不可比拟的优势，是一种很有发展前景的储氢材料。鉴于氨硼烷在水溶液中比较稳定，导致其在没有催化剂的条件下水解非常缓慢，因此，氨硼烷中丰富的氢能源得以释放的关键就是寻找一种合适的催化剂。传统的催化剂一般以贵金属为主，因其价格昂贵，生产成本高，难以实现工业化生产。

二元过渡金属催化剂主要是由Fe 、Co、Ni三种金属所组成的，其催化活性可以与贵金属相比拟，甚至更高。与传统的贵金属催化剂相比具有成本较低、资源丰富、活性较高等优势，对氨硼烷的水解具有潜在的应用价值；传统非原位合成方法，操作复杂，产物不易收集，催化活性很低，而原位合成的催化剂催化活性位点较多，催化性能得到了大幅度的提升。

因而采用原位合成的二元过渡金属催化剂有望替代贵金属催化剂来催化氨硼烷水解，实现对氢能源的获取和利用。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化氨硼烷水解的二元过渡金属催化剂的制备方法。

该催化氨硼烷水解的二元过渡金属催化剂为Fe_1-x Co_x ，x = 0.3~0.7。

本发明所述的Fe_1-x Co_x系列催化剂，是一种具有磁性的非晶态物质，粒径大约为10nm左右。具有粒径小、比表面积大、催化活性位点多、催化性能优异等贵金属催化剂不可比拟的优势，在室温下，这一系列催化剂催化氨硼烷水解的最大放氢速率可达8945.5 ml min^-1 g^-1 ；反应的活化能最低可至16.30 kJ mol^-1。此类催化剂以其资源丰富、成本低廉、性能优异等优势得到了越来越广泛的关注，是一种很有发展前景的催化剂。

所述催化氨硼烷水解的二元过渡金属催化剂Fe_1-x Co_x是在室温下以硼氢化钠或硼氢化钾为还原剂直接还原亚铁盐和钴盐不同配比的混合溶液而得到的。其制备方法如下：

室温下，按NH₃BH₃：(Fe²⁺+Co²⁺)：BH₄^-= 1.0：0.12: 0.17 、 Fe：Co = 0.3~0.7的摩尔配比称取反应物；按Fe:Co =7:3的摩尔比将亚铁盐与钴盐混合后溶于蒸馏水中形成均一的溶液；将此溶液滴加到盛有还原剂和所述反应物的圆底烧瓶中搅拌，得到一系列Fe_1-x Co_x催化剂。

其中，所述亚铁盐、钴盐与蒸馏水的摩尔比为7:20。

圆底烧瓶中还原剂和反应物中的NH₃BH₃的摩尔比为6:37。

所述的还原剂为硼氢化钾或硼氢化钠，所述的亚铁盐为可溶性亚铁盐，所述的钴盐为可溶性钴盐。

本发明采用原位合成的方法合成二元过度金属催化剂，在原位合成体系中催化剂的活性位点比较多，避免了非原位合成体系中放置时间过长而使催化剂失活的现象发生，从而较大幅度地提高了催化剂的催化活性。

本发明采用二元过渡金属催化剂Fe_1-x Co_x (x = 0.3~0.7)的目的在于这两种金属之间存在协调作用，电子由Fe向Co转移，缺电子的Fe与富电子的Co紧密地结合在一起，避免了氧原子进入其中导致催化剂被氧化，从而使催化剂的催化活性得到很大的提高。

附图说明

图1是二元过渡金属催化剂Fe_1-x Co_x (x = 0.3~0.7)的XRD图；