[发明专利]一种PdB/NH

说明书

本发明公开了一种PdB/NH₂‑N‑rGO催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。本发明通过使用3‑氨丙基三乙氧基硅烷对氧化石墨烯进行改性，使载体富含‑NH₂‑N基团，再通过钯前驱体在官能团上吸附沉积和含硼还原剂液相还原制得PdB合金粒子高度分散的PdB/NH2‑N‑rGO催化剂。本发明催化剂制备过程无需添加任何稳定剂，借助氨基硅烷化的氧化石墨烯来锚定金属纳米颗粒，从而制备超高分散和粒径可控的PdB合金催化剂；同时利用B元素调变Pd的电子结构，改善Pd的催化活性和选择性。本发明催化剂制备工艺简单，用于甲酸脱氢反应具有优良的催化活性和稳定性。

技术领域

本发明属于能源催化材料和制氢技术领域，具体涉及一种PdB/NH₂-N-rGO催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着环境问题的日益严重以及传统能源的枯竭，人们急需开发出一种新型可再生的清洁能源。氢气已被证明是当前替代传统化石能源的最佳能源载体，尤其适用于质子交换膜燃料电池。由于能量转化效率高、运行噪声低、可实现零排放等特点，近十年来质子交换膜燃料电池发展迅速，有望在移动设备、机动车、居民家庭等领域实现应用。因此，氢能与燃料电池结合具有重要现实意义。

传统的储氢技术，主要是加压和低温液化，在储存效率、安全性等方面存在诸多不足。化学储氢是指在适宜的条件下运用化学氢化物储存氢气。相较于甲醇、水合肼和氨硼烷等储氢介质，甲酸是生物质加工过程中的主要产品，由于能量密度高、无毒性和在室温下非常稳定，是一种安全、方便的氢气储存材料。但由于甲酸脱氢反应过程中会发生脱水副反应，产生的CO会使催化剂中毒而失去活性。因此，开发高选择性、高活性的催化剂是实现甲酸分解制氢应用的关键，尤其是在室温下就可以有效催化分解甲酸制氢的催化剂具有非常大的挑战。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供了一种PdB/NH₂-N-rGO催化剂及其制备方法和应用。本发明利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)预处理具有较高导电率和比表面积的氧化石墨烯(GO)载体，使载体上富含-NH₂-N基团，再通过钯前驱体在官能团上吸附沉积和含硼还原剂液相还原制得金属钯高度分散的PdB/NH₂-N-rGO催化剂；同时，B元素可以向Pd转移电子，使Pd表面富含电子，使得催化剂在催化甲酸脱氢过程中表现出优异性能。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种PdB/NH₂-N-rGO催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯超声分散于去离子水中，配制氧化石墨烯悬浊液；

(2)将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到所述氧化石墨烯悬浊液中，超声并搅拌，得到NH₂-N-GO悬浊液；

(3)将浓度为0.01～0.1mol/L的Na₂PdCl₄水溶液加入到所述NH₂-N-GO悬浊液中，超声40～60min；

(4)在搅拌条件下，继续向NH₂-N-GO悬浊液中滴加浓度为0.5～1.0mol/L的含硼还原剂水溶液，持续搅拌1～4h，经洗涤、离心，得到PdB/NH₂-N-rGO催化剂。

进一步的，所述步骤(4)中所述含硼还原剂为硼氢化钠或二甲基胺硼烷。

进一步的，所述含硼还原剂与Na₂PdCl₄的摩尔比为2～5∶1。

进一步的，所述步骤(4)在冰水浴条件下进行。

进一步的，所述步骤(2)中3-氨丙基三乙氧基硅烷与氧化石墨烯的质量比为2～4∶1。