[发明专利]一种表面含氮镍基合金负载型催化剂及制备与应用

说明书

本发明属于催化材料技术领域，公开了一种表面含氮镍基合金负载型催化剂及制备与应用。将含有水合肼和氢氧化钠的醇溶液在80～160℃温度下加入到含有镍盐、合金化元素前驱体和载体前驱体的醇溶液中反应，得到镍基合金负载型催化剂，然后将镍基合金负载型催化剂置于流动氨气气氛中，升温至200～800℃进行热处理，得到所述表面含氮镍基合金负载型催化剂。本发明制备方法简单，可在NH₃气氛和不同温度下对催化剂进行热处理，调控催化剂的表面成分，进而调节催化剂的性能，制备的催化剂可高效催化N₂H₄·H₂O分解制氢。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，具体涉及一种表面含氮镍基合金负载型催化剂及制备与应用。

背景技术

发展储氢材料和技术对于解决能源与环境等全球性问题，实现可持续发展具有重大意义。储氢材料领域历经长期发展，主要可分为可逆储氢材料和化学储氢材料。研究表明：可逆储氢材料的储氢容量、工作温度、可逆性等性能指标，尚不能或同时满足车载氢源燃料电池应用要求。鉴于此研究现状，自2000年前后，各国学者开始致力于化学氢化物可控放氢及氢化物高效再生技术研究，由此导致化学储氢材料研究方向的确立。近年来，研究人员将关注点转移到以水合肼(N₂H₄·H₂O)为代表的化学储氢材料。N₂H₄·H₂O分解制氢具有理论储氢容量高(8wt％)、制氢成本低(约$35/Kg H₂)、制氢反应不产生固体残余物等突出优点。此外，N₂H₄·H₂O在常温常压下为液体，便于贮存和输运，且在现有液体燃料(汽油)输运/加注基础设施上具备使用兼容性。正是这些特性，促使N₂H₄·H₂O在车载/便携式移动氢源方面的应用潜力最被看好。

N₂H₄·H₂O的有效储氢组分为肼(N₂H₄)，其分解可按两条竞争性路径进行：N₂H₄→N₂+2H₂，3N₂H₄→4NH₃+N₂。从储氢应用角度，需选择性促进N₂H₄分解为N₂和H₂，同时有效抑制其分解为N₂和NH₃的反应。研发N₂H₄·H₂O化学储氢技术的关键在于研发兼具高活性、高制氢选择性、良好耐久性的高效催化剂。研究发现：Ir、Rh、Ni三种金属对于N₂H₄·H₂O分解反应具有催化活性，其中贵金属Ir的催化活性最高，但制氢选择性过低；廉价金属Ni的活性较低，但制氢选择性较高。近年来，各国学者重点围绕Ni基合金负载型催化剂开展研究，通过采用成分合金化、结构纳米化、引入金属氧化物及碳材料等载体改性等策略，调控催化剂的性能。N₂H₄·H₂O分解制氢Ni基合金催化剂的性能与其结构和成分相关，尤其与催化剂的表面成分密切相关。但是，目前报道的Ni基合金催化剂的成分控制主要沿用经验尝试法来优化其表面成分，制备工艺需多步，通常只是简单调变前驱体比例调节催化剂体相的平均成分，缺少对催化剂表面成分和结构的调控。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种表面含氮镍基合金负载型催化剂。

本发明的另一目的在于提供一种表面含氮镍基合金负载型催化剂的制备方法。