[发明专利]一种氧化钼修饰的铑纳米催化剂及其制备方法和应用

说明书

一种氧化钼修饰的铑纳米催化剂及其制备方法和应用，其特征在于，采用一步还原法合成氧化钼修饰的铑纳米催化剂，并将其应用于催化肼硼烷水溶液水解制氢，在303K时就能实现100％的转化率和100％的氢气选择性，并且在1.73min内就可以完成整个脱氢反应，其TOF可达1734h^‑1；在323K时其TOF高达4478h^‑1，远高于现有技术水平。本发明的有益之处在于：该发明提供了一种简单、高效的氧化钼修饰的铑纳米催化剂的制备方法，且所述氧化钼修饰的铑纳米催化剂对催化肼硼烷水溶液水解制氢具有极好的催化活性，促进了肼硼烷作为储氢材料在实际生产中的应用。

技术领域

本发明属于催化剂制备以及环境和能源的可持续发展技术领域，具体涉及一种氧化钼修饰的铑纳米催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

由于全球能源危机和气候恶化日益严重，寻求清洁和可持续能源已成为一项紧迫的任务。H₂具有清洁，储量丰富，燃烧热量高等优点，被认为是替代化石燃料最理想的能源载体之一。因此，寻找有效的储氢材料是燃料电池基于H₂经济所面临的最严峻的挑战之一。最近，安全并且具有效率优势的化学储氢被认为是最有前景的方法。近来，由于具有含氢量高，可储存性以及在温和条件下易于释放H₂等优势，硼基氢化物(如氨硼烷)，含水肼，硼氢化物和其他硼烷衍生物作为化学储氢材料受到了广泛关注。其中，肼硼烷(HB，N₂H₄BH₃)被认为是一种非常有前景的储氢材料，因为它安全并且稳定，在室温下具有非常高的氢含量(15.4wt％)，在水中具有高溶解度，并且其水溶液在环境条件下非常稳定。理论上，1摩尔HB可以通过BH₃基团的水解和N₂H₄组分的选择性分解释放5摩尔H₂(N₂H₄BH₃(s)+3H₂O→B(OH)₃(l)+N₂(g)+5H₂(g))，即可以分成以下的两步反应：N₂H₄BH₃(s)+3H₂O→B(OH)₃(l)+N₂H₄(l)+3H₂(g)，N₂H₄(l)→N₂(g)+2H₂(g)。为了使N₂H₄BH₃作为储氢材料的效率最大化，必须避免不完全分解以及氨(NH₃)的生成(3N₂H₄→4NH₃(g)+N₂(g))。因此，寻找有效的催化剂使硼肼的分解朝着有利的方向进行是非常有必要的。

目前，在所报道的用于硼肼脱氢的催化剂中，大部分催化剂的转化率都只有百分之五十，也就是说，它们只对BH₃基团的水解有活性。据报道，Rh纳米颗粒对于硼肼的N₂H₄基团的水解具有一定的活性，但单独的铑纳米颗粒极易团聚，导致催化剂失活。因此，寻找有效的载体或合适的分散剂来提高铑纳米颗粒的活性十分重要，这样可以有效减小颗粒尺寸，防止颗粒团聚。

综上所述，寻找一种简单且有效的方法合成高效且分散性好的单金属Rh基催化剂对于提高HB脱氢反应效率是非常必要的。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种简单、快捷、温和的方法合成氧化钼修饰的铑纳米催化剂的制备方法，并将其应用于催化肼硼烷水溶液水解制氢的反应，取得优异的催化性能，实现100％的转化率和100％的氢气选择性。

一种氧化钼修饰的铑纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：