[发明专利]一种多孔炭负载钌催化剂及其制备方法

说明书

本申请提供了一种多孔炭负载钌催化剂及其制备方法，所述催化剂配方组分以质量份数比包括血清蛋白：氯化锌：氢氧化钠：三氯化六氨合钴为8.7:13:3.3:1；所述方法以生物质多孔炭锚定分散钌纳米粒子，制备高表面积多孔炭负载钌催化剂，应用于氮烷基咔唑的电化学储氢电催化剂。本申请相比较商业钌碳催化剂具有更快的加氢速率。经过多孔炭负载钌催化的电化学储氢后，氮烷基咔唑的二氢产物量明显提高。

技术领域

本申请涉及电化学储氢催化剂技术领域，尤其涉及一种多孔炭负载钌催化剂及其制备方法。

背景技术

基于氢能利用的分散性和间歇性特点，对氢气的高效、灵活储存是实现氢能的大规模实际运用的重要环节。目前来说，常用的储氢技术有高压气态储氢、低温液态储氢、金属氢化物储氢、金属有机物骨架化合物储氢以及有机液体储氢等。其中，有机液体储氢材料因其安全和高效的储氢方式，是实现氢能大规模储氢和远距离输送的有效手段。

其中，有机储氢液体的电化学加氢是一种经济、环保的储氢方式。与传统的热催化加氢相比，有机储氢液体的电化学加氢反应无需氢气提供氢源，而是在阴极催化剂表面通过电化学还原原位生成活性氢。但传统的电加氢催化剂为炭黑负载钌催化剂，其载体炭黑比表面积较小，不利于钌催化剂的分散；另外，不够丰富的孔道结构也限制了反应的传质过程，导致反应速率较慢以及加氢速率低。

发明内容

本申请提供了一种多孔炭负载钌催化剂及其制备方法，以解决加氢速率低的问题。

一方面，本申请一种多孔炭负载钌催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将5-10g血清蛋白粉分散于50-100mL去离子水中，得到溶液A；

将6-10g氯化锌分散于50-100mL去离子水中，得到溶液B；

将所述溶液B逐滴加入到所述溶液A中，并在30-70℃下搅拌10min，得到溶液C；

将10-15mL的0.5-5mol L^-1氢氧化钠溶液逐滴加入到所述溶液C中，得到反应液；

将所述反应液在80℃下进行烘干，得到粉末；

将所述粉末在氩气气氛下进行炭化2h，炭化温度为600-900℃，冷却至室温后得到预产物；

将所述预产物经0.5-4mol L^-1盐酸酸洗，蒸馏水抽滤，并在120℃下干燥，得到多孔炭载体；

将1g所述多孔炭载体与0.1-0.5g三氯化六氨合钴充分分散于30mL乙醇中，室温下超声震荡并保持搅拌1h，充分干燥除去乙醇，在真空烘箱中80℃下干燥4h，得到干燥粉末；

将所述干燥粉末在氮气氛围下煅烧1h后，切换为氢气氛围下煅烧6h，即可得到多孔炭负载钌催化剂。

可选的，将所述粉末在氩气气氛下进行炭化2h，炭化温度为600-900℃，冷却至室温后得到预产物步骤中，所述炭化温度的升温速率为1-5℃min^-1。

可选的，将10-15mL的0.5-5mol L^-1氢氧化钠溶液逐滴加入到所述溶液C中，得到反应液步骤中，所述反应液需在30-70℃下搅拌30min。

可选的，将所述干燥粉末在氮气氛围下煅烧1h，切换为氢气氛围下煅烧6h，即可得到多孔炭负载钌催化剂步骤中，所述氮气氛围温度为300-500℃，所述氢气氛围温度为200-300℃。

另一方面，本申请提供了一种多孔炭负载钌催化剂，配方组分以质量份数比包括，血清蛋白：氯化锌：氢氧化钠：三氯化六氨合钴为8.7:13:3.3:1；