[发明专利]一种氨硼烷水解制氢催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种氨硼烷水解制氢催化剂的制备方法及其应用。本发明涉及碳化钼材料制备及产氢技术领域。所述方法包括：(1)将仲钼酸铵、乙酸镍和葡萄糖溶于氨水中，搅拌至完全溶解，形成均匀蓝色混合溶液；(2)将步骤(1)中获得的均匀溶液逐滴加入到盛有金属氧化物的容器中，搅拌均匀，再对所述溶剂进行密封；(3)将步骤(2)中经超声处理的混合液静置第二预定时间，并将静置后的混合液进行干燥处理；(4)将步骤(3)中得到的固体研磨成细粉，放入瓷舟，进行阶段式升温热处理、钝化得到Ni‑Mosubgt;2/subgt;C/γ‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;催化剂。本发明提供了一种操作工艺简单、易控、安全、环境友好、合成温度低、易大规模生产的负载型Ni‑Mosubgt;2/subgt;C催化剂的合成方法。

技术领域

本发明涉及负载型催化剂的制备方法及氨硼烷产氢技术领域，具体涉及负载型Ni-Mo₂C催化剂的制备方法。

背景技术

随着化石能源的过量使用所带来的环境问题引起了人们的广泛关注。同时，由于化石能源的有限储量及不可再生性能，迫使人们不断的寻找新型清洁能源。氢能以其清洁、高效、来源广泛及能量密度高的特点，被誉为是21世纪的绿色能源，将在未来能源体系中占据重要地位。用氢能代替化石能源，是解决未来能源短缺及环境污染，促进人类社会可持续发展的最佳途径之一。由于氢气是一种可燃易制爆气体，因此氢气的安全高效存储和制备是实现氢能是制约发展氢能经济的关键。目前，氢气的储存方式，主要包括低温液态储氢以、高压气态储氢以及化学固态储氢。前两种手段由于安全和技术等方面的局限性，现阶段还不能满足人们日常生产生活中的需要。鉴于此，研究者开始将目光转移到固态储氢，即利用物理吸附或化学吸附的方式将氢气存储在固体材料中。在化学固态储氢材料中，氨硼烷(ammonia borane，NH₃BH₃，AB)具有较高的储氢密度(19.6wt％的储氢含量)、常温常压下安全无毒、化学稳定性适中等优点，受到了广泛的关注。在AB储氢后，需要将氢气释放出来才能加以利用。目前氨硼烷放氢的方式主要有三种，高温热分解制氢、醇解制氢以及水解制氢。与热解制氢、醇解制氢相比，AB水解制氢具有反应条件温和、制氢成本低等优点，是目前氨硼烷制氢最主要的方式。氨硼烷在水中具有较高的溶解度，且在水溶液中能够稳定存在，通过添加适当的催化剂后，在298K下就能发生分解反应释放氢气进行，且产氢的同时生成物会溶于水中，几乎不产生有毒气体。贵金属(Pt、Rh、Ru、Au和Pd)表现出优异的氨硼烷水解产氢性能，然而贵金属资源稀缺，成本较高，限制其大规模的应用。因此非贵金属催化剂的开发势在必行。非贵金属中，Ni基、Co基催化剂对于氨硼烷催化产氢效果尚可，但产氢效率远远达不到使用要求。碳化钼具有与贵金属类似的性能引起学者的广泛关注，在加氢反应、制氢反应和CO₂催化还原等催化领域得到了广泛的应用，同时，碳化钼价格低廉，使其有望成为最具有潜能的贵金属催化剂的替代品。

目前，过渡金属碳化物材料(TMCs)的制备通常采用金属氧化物在气相中的程序升温碳化方式，其中气相主要是H₂与碳氢化合物(CH₄、C₂H₆、CO等)的混合物。但是在此制备过程中CH₄、H₂等的使用引起潜在的危险性及高额费用。所以一种操作简便及经济的合成方法有待开发。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供了一种能够高效制氢，即，在制氢过程中具有高TOF值的新型催化剂。为此，本申请的发明人进行了大量实验，通过将各种不同的金属、非金属材料通过各种不同的方式组合在一起，最终找到了一种可以实现TOF值高达80.9mol_H2·mol_Ni^-1·min^-1的制氢催化剂。