[发明专利]一种用Ni-Pd催化剂可见光催化氨硼烷脱氢的方法

说明书

本发明公开了一种用Ni‑Pd催化剂可见光催化氨硼烷脱氢的方法，属于化学化工技术领域。本发明将制备好的催化剂置于夹套反应器中，通过恒温循环槽控制反应在一定温度进行，将波长λ>400nm的可见光从夹套反应器上方照射反应液，接着将氨硼烷溶液加入反应器中进行反应，生成的氢气采用排水法收集。与传统的负载型催化剂不同的是：根据本发明，调节催化剂中金属镍、钯的含量及TiO₂@C含量就可以制得用于光催化氨硼烷脱氢制氢气的高活性、高选择性负载型催化剂。使用该催化剂进行可见光氨硼烷脱氢反应，脱氢转化率和选择性均为100％，反应的TOF值大于690h^‑1，循环使用10h，反应的TOF值仍大于684h^‑1。

技术领域

本发明属于化学化工技术领域，具体涉及用Ni-Pd/TiO₂@C/g-C₃N₄催化剂可见光催化氨硼烷脱氢的方法。

背景技术

当前，氢气被用作清洁的能源有望很好的缓解能源危机和环境问题，鉴于氢气的低沸点，氢气难以液化和储存，这成为实现氢燃料电池相关技术的主要难点。因此，金属氢化物和分子氢化物等相关化学储氢技术被广泛研究。

氨硼烷具有超高的质量储氢密度(19.6wt％)、可温和条件下实现脱氢等优点被誉为较有前景的化学储氢技术。其脱氢反应方程式为：NH₃BH₃+2H₂O→NH₄BO₂+3H₂；在合适的催化剂可以实现氢气的高效脱出，目前，氨硼烷脱氢相关的均相催化剂和非均相催化剂已被研究者广泛研究，结果表明，鉴于均相催化剂难以回收分离而无法实现循环使用，非均相催化剂具有更广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用Ni-Pd/TiO₂@C/g-C₃N₄催化剂可见光催化氨硼烷脱氢的方法，该Ni-Pd/TiO₂@C/g-C₃N₄催化剂在可见光的作用下可实现较温和条件下氨硼烷完全脱氢，该催化剂具有良好的催化活性、选择性和稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。

将Ni-Pd/TiO₂@C/g-C₃N₄催化剂置于夹套反应器中，通过恒温循环槽控制反应在-5～5℃进行，将波长λ>400nm的可见光从夹套反应器上方照射反应液，接着将一定量的氨硼烷溶液加入反应器中进行反应，得到产物氢气。

所述的催化剂与氨硼烷溶液质量比为1:(6～12)，氨硼烷溶液浓度为0.7～1.8mol/L。

所述的Ni-Pd/TiO₂@C/g-C₃N₄催化剂包括Ni、Pd、TiO₂@C和g-C₃N₄，其中：Ni来源于硝酸镍，Pd来源于氯化钯，TiO₂来源于Ti₃AlC₂，g-C₃N₄来源于三聚氰胺。

所述的Ni-Pd/TiO₂@C/g-C₃N₄催化剂是通过以下步骤予以制备的：

(1)取一定量的Ti₃AlC₂，将其加入一定浓度的氢氟酸溶液处理一段时间后水洗冷冻干燥，即得到Ti₃C₂；

所述HF的质量浓度为25～40wt％，处理时间2.5～7.0h。