[发明专利]钴/四氧化三铁/碳纳米管/C多孔微球制氢催化剂的制备方法

权利要求书

1.一种钴/四氧化三铁/碳纳米管/C多孔微球制氢催化剂的制备方法，其特征在于：钴/四氧化三铁/碳纳米管/C多孔微球制氢催化剂的制备方法按照以下步骤进行：

一、将浓硫酸和聚乙烯颗粒混合进行超声分散处理；然后加热至45~50℃并搅拌反应5~7h，分离得到固体产物，进行洗涤和干燥，得到磺基化聚乙烯颗粒；洗涤时采用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤至固体产物为中性；

二、将0.5~1.5g 的FeCl₃·6H₂O和1~3g的无水醋酸钠溶于40mL的乙二醇中，在200℃下反应5~12h，过滤出固体产物，得到Fe₃O₄纳米粒子；

三、将步骤一得到的磺基化聚乙烯颗粒超声分散在无水乙醇中，再加入Fe₃O₄纳米粒子和CoCl₂，加热至50~80℃，超声同时磁力搅拌反应1~3h，再加入NaOH，继续反应2~4h，分离得到固体产物，洗涤和干燥后，煅烧固体产物，得到钴/Fe₃O₄空心微球；洗涤时采用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤

所述磺基化聚乙烯颗粒、Fe₃O₄纳米粒子、CoCl2和NaOH的质量比为：1：（1.05~1.20）：（1.1~1.15）：（1.2~1.3）；

四、将钴/Fe₃O₄空心微球分散于乙醇中得到分散液a，将碳纳米管分散在乙醇中得到分散液b，将分散液a和分散液b混合均匀，然后混合搅拌14~15小时，然后加热至170~190℃并在该温度下水热反应24~27h，反应完成后冷却至室温，用水洗涤，然后烘干，得到钴/Fe₃O₄/碳纳米管复合空心微球；

所述钴/Fe₃O₄空心微球与碳纳米管的质量比为1:（0.3~0.5）；

五、将钴/Fe₃O₄/碳纳米管复合空心微球加入到9-35ml的1，2-二氯乙烷中，超声分散，然后加入0.5g的苯、1-3g的苯甲胺和交联剂，混合均匀后再加入7-12g的无水氯化铁，在60-80℃反应19-24h，冷却过滤并用甲醇清洗固体产物，最后以甲醇为提取液对固体产物索氏提取40h，最后干燥，得到嵌入有钴/Fe₃O₄/碳纳米管复合空心微球的超交联多孔聚合物；

六、将嵌入有钴/Fe₃O₄/碳纳米管复合空心微球的超交联多孔聚合物置于球磨机内，然后通入液氮，进行球磨，得到0.5~1.2μm的催化剂前驱体；

七、将催化剂前驱体置于磁控溅射粉体镀膜机中，以钴为靶材，进行氢催化剂前驱体的磁控溅射镀钴，完成后将镀钴的氢催化剂前驱体在还原气氛下热解，得到钴/四氧化三铁/碳纳米管/C多孔微球制氢催化剂。

2.根据权利要求1所述的钴/四氧化三铁/碳纳米管/C多孔微球制氢催化剂的制备方法，其特征在于：步骤一所述浓硫酸的质量分数为98%；浓硫酸的体积与聚乙烯颗粒的体积比为1：（0.5~0.7）。

3.根据权利要求1所述的钴/四氧化三铁/碳纳米管/C多孔微球制氢催化剂的制备方法，其特征在于：步骤一所述聚乙烯颗粒的粒径为1~2μm。

4.根据权利要求1所述的钴/四氧化三铁/碳纳米管/C多孔微球制氢催化剂的制备方法，其特征在于：步骤一所述超声分散处理工艺为：超声处理的功率为10~30W，超声处理时间为5~10s。

5.根据权利要求1所述的钴/四氧化三铁/碳纳米管/C多孔微球制氢催化剂的制备方法，其特征在于：步骤三所述煅烧的工艺为：在氧化气氛下，以1~3℃/min的升温速率升温至540-580℃并保温2~3h。

6.根据权利要求1所述的钴/四氧化三铁/碳纳米管/C多孔微球制氢催化剂的制备方法，其特征在于：步骤五所述干燥工艺为：在60℃真空干燥24h。