[发明专利]一种具有高氨硼烷水解制氢催化活性的纳米多孔Ru-Fe-Co合金的制备方法

说明书

本发明提供一种具有高氨硼烷水解制氢催化活性的纳米多孔Ru‑Fe‑Co合金的制备方法。采用单辊甩带法制备Fe‑Co‑Ru‑B非晶合金条带前驱体；在25～80℃酸性环境下通过化学或电化学工艺对前驱体进行脱合金化制备由单一密排六方相组成、平均孔径和孔壁尺寸分别为5～11nm和10～20nm、的纳米多孔Ru‑Fe‑Co合金。该方法工艺简单、流程短、高效节能，且可对纳米多孔合金的孔径尺寸进行调控，结合纳米多孔结构的高比表面积特征和Ru‑Fe/Co间的双功能效应，获得的Ru‑Fe‑Co纳米多孔合金具有高的氨硼烷水解制氢催化活性，在氨硼烷水解制氢催化剂领域具有应用前景。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，涉及一种Ru基纳米多孔合金的制备方法，具体而言，尤其涉及一种具有高氨硼烷水解制氢催化活性的纳米多孔Ru-Fe-Co合金的制备方法。

背景技术

随着可替代能源需求的不断增长以及环境污染问题的日益严重，氢能因其来源广、能量密度高、燃烧产物仅有水而无污染等优点被视为未来能源结构中最理想的绿色能源。氨硼烷(NH₃BH₃)具有较高的氢含量和较低的分子量，是一种具有广阔应用前景的化学储氢制氢材料。氨硼烷制氢的方式可分为三种：热分解、醇解和水解，其中由催化剂辅助的水解制氢方式在室温下即可进行，无毒副产物的产生，成本较低，极具应用前景。研制适用于氨硼烷水解制氢的高效催化剂具有重要意义。

贵金属Pt、Ru、Rh和Pd及其合金都对氨硼烷水解制氢有较好的催化活性，其中Ru价格相对较低，但其催化性能也较优异，因此Ru及其合金作为氨硼烷水解制氢用催化剂的潜力巨大。目前，Ru基催化剂大都为采用化学法制备的负载型纳米颗粒。例如，Liang等利用原位还原法制备了负载在炭黑上的纳米Ru，平均直径仅为1.7nm，其对氨硼烷水解表现出优异的催化活性，转化频率(TOF)为429.5mol H₂ mol^-1Ru min^-1[Inter.J.HydrogenEnerg.2012,37:17921]。Cao等利用原位还原法制备了负载在石墨烯上的RuCu纳米粒子，其对氨硼烷水解制氢的TOF值为135mol H₂ mol^-1Ru min^-1[J Alloys Compd.2014,590:241]。Xiong等利用液体浸渍-还原法将RuCuNi纳米粒子固定在碳纳米管上制成催化剂，凭借纳米颗粒在碳纳米管上的均匀分布以及RuCuNi纳米粒子与载体之间的双功能作用，该催化剂的TOF达到了311mol H₂ mol^-1Ru min^-1[Inter.J.Hydrogen Energ.2015,40:15521]。中国发明专利[CN201710455520.5]公开了通过化学还原法制备的Ru-Ni/MIL-110负载型氨硼烷水解制氢用催化剂；中国发明专利[CN202110427663.1]公开了通过热解法制备的Ru_1-xCo_x/P25氨硼烷水解制氢用催化剂，其中P25指锐钛矿与金红石两相的TiO₂。虽然这些负载型纳米粒子Ru及其合金对氨硼烷水解制氢具有良好的催化性能，但大都存在制备工艺复杂，效率低，且易团聚，性能易受载体影响等不足。