[发明专利]一种Pt、Ru负载碳纤维催化剂的制备方法及其催化氨硼烷产氢

说明书

技术领域

本发明属于基于Pt、Ru的催化剂技术领域，具体涉及一种Pt、Ru负载碳纤维催化剂的制备方法及其催化氨硼烷水解析氢。

背景技术

Pt、Ru等贵金属负载型催化剂在催化反应中具有优异的催化性能，被广泛的应用于加氢、催化产氢（Chemcatchem, 2017, 9, 204-211；Catal. Lett., 2017, 147, 1744-1753；Catal. Lett., 2016, 146, 1291-1299；AngewandteChemie-International Edition, 2014, 53, 12120-12124.）等反应中。由于Pt、Ru贵金属资源的稀缺性及其高昂的价格，使得基于Pt、Ru的催化剂必须以较低负载量的负载型催化剂形式存在。常见的可用于负载Pt、Ru的催化剂载体有介孔SiO₂，介孔碳，MOFs（Journal of Catalysis, 2016, 340, 368-375；ElectrochimicaActa, 2016, 203, 221-229；Journal of Molecular Catalysis a-Chemical, 2015, 406, 58-64.）等。在上述负载型催化剂的制备过程中，催化剂载体的制备是必不可少的一步，且会使用到价格昂贵的原材料及复杂的制备方案；例如：介孔SiO₂（包括SBA-15，MCM-48等）的制备常会用到较贵的模板剂及复杂的后处理步骤，MOFs的合成成本也较高。此外，在催化载体制备成功后，还需要浸渍、还原等方法来将Pt、Ru贵金属纳米颗粒负载于制备好的载体上。使得催化剂的制备步骤复杂、成本较高。因此，寻找价廉、易得的原材料来制备催化剂载体及Pt、Ru负载型催化剂非常必要。

另一方面，随着化石燃料（煤、石油、天然气等）资源的日益枯竭及化石燃料过度使用所造成的环境污染问题的日益严重，开发新型清洁能源迫在眉睫。H₂作为一种新兴的清洁能源目前备受人们关注，但是其存储与释放却是目前研究者所面临的巨大难题。氨硼烷（NH₃BH₃），由于具有非常高的含氢量（19.6%）及较好的化学稳定性（可在100^oC以下温度稳定存在），是理想的化学储氢材料。当在NH₃BH₃的水溶液中加入适当的催化剂，即可有氢气被催化释放出，Pt、Ru负载型催化剂在催化NH₃BH₃释氢中具有优异的催化性能（Appl.Catal. A: Gen. 2016;527:45-52；J.Coll.Interf. Sci. 2017;496:235-42.）,然而，如前所述，基于Pt、Ru负载型催化剂较高的制备成本及较为复杂的制备方法，限制了这类催化剂在催化NH₃BH₃释氢中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而提供一种方案简单、成本低廉的单质Pt、Ru负载碳纤维催化剂的制备方法。

本发明的另一目的是提供上述Pt、Ru负载碳纤维催化剂催化氨硼烷水解析氢。

为解决本发明的技术问题采用如下技术方案：

一种Pt、Ru负载碳纤维催化剂的制备方法，将脱脂棉、氯铂酸或氯化钌、蒸馏水加入到反应器中，超声30-60分钟后在室温下浸渍使得氯铂酸或氯化钌完全被脱脂棉吸附，然后在100-120^oC的干燥箱中烘干，将烘干的吸附有氯铂酸或氯化钌的脱脂棉置于管式炉中，氮气保护下升温至400 ^oC-600^oC下高温热解1-3小时，冷却至室温，即得到单质Pt、Ru负载纳米碳纤维催化剂Pt/CCF或Ru/CCF。

所述脱脂棉、氯铂酸或氯化钌、蒸馏水的质量比为1：0.01-0.05：30。

所述在室温下浸渍5-10小时使得氯铂酸或氯化钌完全被脱脂棉吸附。

所述管式炉为管式马弗炉。

所述干燥箱管为鼓风干燥箱。