[发明专利]一种催化氨硼烷水解制氢的铱催化剂、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化氨硼烷水解制氢的铱催化剂制备方法及其在催化氨硼烷水解制氢中的应用。

背景技术

氨硼烷是一种新型的化学储氢材料，它的质量储氢密度高达19.6wt％，具有释氢温度适宜，放氢过程安全无毒，热稳定性和化学稳定性的特质。但是氨硼烷商业化利用的关键是解决其放氢动力学慢、放氢量低以及有杂质气体污染物释放等技术问题，而解决问题的关键在于研制和开发出新型高效、高选择性的催化剂。

多年来研究者们一直致力于研制和开发新型高效、高选择性的催化剂用于催化氨硼烷释氢的工作。利用金属催化氨硼烷的脱氢研究展开较早，Jaska等人^[1]于2003年首次报道多相催化剂Rh配合物([Rh(1,5-cod)-(μ-Cl)]₂(cod＝1,5-环辛二烯))催化氨硼烷脱氢，但是这种催化剂在催化过程需要大量有机溶剂，反应产物不唯一，反应过程伴随有硼吖嗪有毒气体杂质生成。2008年Friedrich等人^[2]首次报道了过渡金属Ru-PNP均相催化剂用于氨硼烷催化脱氢，虽然催化性能优异，但是过程需要四氢呋喃(THF)做溶剂，释氢过程会释放出有毒气体硼吖嗪。2010年Willianms等人^[3]报道了含羟基的Shvo催化剂，但是依然没有解决释氢过程会释放出有毒气体硼吖嗪的问题。

氨硼烷水解放氢具有反应温度低、放氢速率快，原料成本低的特点，可以解决放氢过程会释放有毒气体硼吖嗪的问题。2010年Ciganda等人^[4]首次使用过渡金属均相催化剂(HCl{(PPh₂(o-C₆H₄CO))₂H}])，虽然催化放氢性能优异，但是催化剂水溶性太差。同年Graham等人^[5]合成的PNP型金属铱均相催化剂，依然没有解决催化剂水溶性差的问题。

非专利文献：

[1]Jaska CA等Phosphorus,Sulfur,and Silicon.2004,179(4-5):733-736.

[2]Kass M等Angew Chem Int Ed.2009,48(5):905-907.

[3]Conley,BL,Williams,TJ,Chemical Communications.2010,46(26):4815-4817.

[4]Ciganda R等Dalton Trans.2010,39(31):7226-7229.

[5]Graham TW等,Angewandte Chemie International Edition.2010,49(46):8708-8711.

用于氨硼烷水解放氢的催化剂存在的缺陷是：催化性能不高，放氢过程有毒气体杂质释放，催化剂水溶性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决用于氨硼烷制氢的现有催化剂存在的缺陷，本发明的效果和益处是合成了一种催化氨硼烷水解制氢的铱催化剂，该催化剂催化性能优异[转化数(TON)＝1622)]，水溶性好(溶解度：5mmol/L～50mmol/L)，放氢过程不释放有毒气体杂质，制备方法简单易行，可操作性强。

本发明的另一个目的是提供上述一种催化氨硼烷水解制氢的铱催化剂在氨硼烷水解制氢中的应用，在水溶液中较温和的情况下，可以快速水解氨硼烷制氢。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种催化氨硼烷水解制氢的铱催化剂，为所示结构的催化剂(Ⅰ)和(Ⅱ)：

一种催化氨硼烷水解制氢的铱催化剂的制备方法如下：