[发明专利]一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用

说明书

本发明属于氨硼烷水解技术领域，公开一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用。制备浓度为2‑6 g/L的碳量子点溶液；以摩尔比计，Co∶Ru=1∶（1‑0.1），将Co的水溶性盐和Ru的水溶性盐充分溶解于碳量子点溶液中，160‑200℃水热4‑10 h，离心，烘干，得到前驱体粉末；将前驱体粉末置于惰性气氛下，400‑800℃焙烧4‑8 h，即得碳量子点负载钴钌合金复合材料。碳量子点负载钴钌合金复合材料作为氨硼烷产氢催化剂的应用。本发明通过碳量子点与钴钌合金纳米颗粒复合，可以提供更大的比表面积，使金属纳米粒子更加均匀地分散在材料表面，碳膜的支撑作用可有效避免长循环后颗粒长大及团聚的作用；利用碳量子点和钴钌合金的互相协同作用，提高催化活性。

技术领域

本发明属于氨硼烷水解技术领域，特别涉及一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用。

背景技术

近年来，随着环境污染问题及能源危机的日益严重，越来越多的研究者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。氢能是一种理想的清洁、无毒、储量丰富的能源载体，因其反应速率快、放氢容量高等优点具有无可比拟的潜在开发价值。在各种化学储氢材料中，氨硼烷（NH₃BH₃）受到广大研究者的关注，它的质量储氢密度高达19.6%，具有释氢温度适宜、放氢过程安全无毒、热稳定和化学稳定的特质。

传统的氨硼烷产氢催化剂一般以贵金属纳米粒子为主。尽管贵金属具有很高的催化活性，但是因其价格昂贵、生产成本高，难以实现工业化生产。为了降低催化剂生产成本，提高催化剂催化活性，在贵金属中掺入少量非贵金属合金催化剂成为了一种最佳选择。金属纳米粒子由于具有较高的表面能容易发生团聚，从而造成催化剂活性降低，为了提高催化剂的催化活性和稳定性，寻找比表面积大、稳定性好的载体十分关键。

发明内容

为解决现有技术金属纳米粒子团聚以及催化剂成本高的问题，本发明的目的旨在提供一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用，本发明通过碳量子点与钴钌合金纳米颗粒复合，可以提供更大的比表面积，使金属纳米粒子更加均匀地分散在材料表面，碳膜的支撑作用可有效避免长循环后颗粒长大及团聚的作用；同时，利用碳量子点和钴钌合金的互相协同作用，提高催化活性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种碳量子点负载钴钌合金复合材料的制备方法，步骤如下：

（a）、制备浓度为2-6 g/L的碳量子点溶液；

（b）、以摩尔比计，Co∶Ru =1∶（1-0.1），将Co的水溶性盐和Ru的水溶性盐充分溶解于步骤（a）所得碳量子点溶液中，160-200 ℃水热4-10 h，离心，烘干，得到前驱体粉末；其中，每100 mL碳量子点溶液加入以Co计1-0.5 mmol的Co的水溶性盐；

（c）、将步骤（b）所得前驱体粉末置于惰性气氛下，400-800 ℃焙烧4-8 h，即得碳量子点负载钴钌合金复合材料。

较好地，步骤（a）中，以烟丝为原料，采用水热法制备碳量子点溶液。

较好地，步骤（a）的具体过程为：以烟丝∶水=1-3 g∶100 mL计，将烟丝加入水中，120-240 ℃水热4-10 h，冷却至室温后，过滤，得到碳量子点溶液。

较好地，步骤（b）中，离心转速为8000-12000 rpm，离心时间为10-30 min。

较好地，步骤（b）中，烘干方法为真空烘干。

一种利用所述制备方法制备的碳量子点负载钴钌合金复合材料。

所述的碳量子点负载钴钌合金复合材料作为氨硼烷产氢催化剂的应用。