[发明专利]一种单分散或负载型的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系

说明书

本发明公开一种单分散或负载型的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系，包括储氢材料和水，还包括催化剂；所述催化剂为单分散的多金属磷化物、负载型的多金属磷化物、单分散的单金属多非金属含磷化合物、负载型的单金属多非金属含磷化合物、单分散的多金属多非金属含磷化合物和负载型的多金属多非金属含磷化合物中的一种或多种。在单分散或负载型的含磷金属化合物的水溶液中加入碱，可以提高催化剂的催化速率和缩短诱导期。负载型的催化剂的催化效率高于单分散的催化剂的催化效率。本发明为储氢材料水解释氢提供了一批高效的新催化剂，并且提供了加速含磷金属化合物催化储氢材料水解速率的方法。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池领域；更具体地，涉及一种单分散或负载型的的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系。

背景技术

氢气的廉价获取和存储是氢气能被广泛应用的瓶颈。目前为止，贮存氢气的成本高且存在安全隐患，怎么把氢气廉价安全的储存和快速的释放是氢能应用于便携式电源和车载燃料电池面临的重大难题。虽然近几年报道的与化学储氢材料的氢存储和氢释放相关的方法层出不穷，但是寻找优质的储氢材料和使用什么方法使该化学储氢材料在常压低温下能快速及时的释放出里面的氢仍然是这一领域的头等大事。目前，常用到的储氢材料有氨硼烷(NH₃BH₃)、肼硼烷(NH₂NH₂BH₃)、硼氢化物、水合肼(NH₂NH₂)、甲酸(HCOOH)和乙酸(CH₃COOH)等；使这些储氢材料释放出里面的氢气常用的温和方法是：往储氢材料的水溶液或醇溶液中加入催化剂。已经报道的催化剂有：单分散或负载型的单金属纳米粒子(Fe、Co、Ni、Cu、Au、Pt、Ru、Ir、Pd、Ni/CNT、Co/GO、Co/g-C₃N₄、Pt/g-C₃N₄、Pd/g-C₃N₄、Au/g-C₃N₄、Ru/CeO₂、Ni/TiO₂等),单分散或负载型的多金属复合纳米粒子(FeCo、CoNi、CuNi、AuCo、AuNi、PtNi、AuCo/CNT、PtNi/g-C₃N₄、PdAu/g-C₃N₄等),单分散或负载型的含单非金属的单金属纳米粒子(Ni₂P、CoP、Ni₂P/Ni foam、CoP/Ti等),单分散或负载型的含单非金属的多金属复合纳米粒子,单分散或负载型的含多非金属的单金属纳米粒子(CoBP),单分散或负载型的含多非金属的多金属复合纳米粒子等。以上催化剂在催化储氢材料释氢上取得了一定的成果，但是催化效率高的体系多数含贵金属；很少有含廉价金属的催化体系取得高的催化效率且廉价金属的纳米粒子对氧气不稳定；这些不足严重制约了这些催化剂的商业化。

廉价金属磷化物具备诸多特异的物理和化学性质使其备受关注，其中报道最多的就是Ni₂P、Ni₁₂P₅、CoP、Co₂P、CoNiP、Cu₃P和FeP等，从赝电容、光电催化水产氢、电催化产氧、加氢脱氮、加氢脱硫、氨硼烷水解、水合肼分解等等，廉价金属磷化物展现了较高的催化活性和稳定性。虽然近几年报道的Ni₂P和Ni₂P/Ni foam催化氨硼烷水解、CoP催化氨硼烷和硼氢化钠水解取得了很高的TOF，但是金属磷化物在催化储氢材料水解上依然有很大的潜在应用：因此需要提供一种在催化储氢材料水解释氢体系的金属磷化物；例如：1)多金属磷化物或是把多金属磷化物负载到一些载体上；2)单金属磷化物中掺杂入其它的非金属或把掺杂了其它非金属的单金属磷化物负载到一些载体上；3)多金属磷化物中掺杂入其它的非金属或把掺杂了其它非金属的多金属磷化物负载到一些载体上。

发明内容