[发明专利]一种R/Co3

说明书

本发明涉及储氢能源催化剂技术领域，具体涉及一种R/Co₃B‑CoP复合材料催化剂及其制备方法和应用，在惰性气体的保护下利用NaBH₄作为还原剂，与溶液中的钴离子反应，制备得到Co‑B合金前驱体。然后前驱体通过高温磷化后制备Co₃B‑CoP异质结构载体，最后在载体上负载少量的金属R，得到最终产物。该复合材料在硼氢化钠水解制氢方面具有较高的催化活性，经过五次的循环测试后，仍然表现出较高的催化性能，表明复合材料具有优异的稳定性。

技术领域

本发明涉及储氢能源催化剂技术领域，具体涉及一种R/Co₃B-CoP复合材料催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

不可再生能源(如煤、石油和天然气)的不断消耗所造成环境污染的问题日趋严重，吸引着研究人员积极寻求可再生能源来替代传统的化石燃料。氢能源由于其相对较高的能量密度，燃烧产物对环境友好而被认为是最有前途的能源载体，以及在能量转换设备中的潜在用途。目前的储氢材料(如NaBH₄、LiAlH₄、MgH₂等)中，NaBH₄被认为是最佳的储氢材料，其储氢密度高达10.6％。硼氢化钠在碱性水溶液中能稳定存在，收集气体装置简单方便，且氢气纯度高，近年来备受关注。然而硼氢化钠自身水解析氢的速率非常缓慢，缓慢的析氢速率是制约着人们对氢能源使用的一个重要因素。硼氢化钠可以稳定地保存在碱性溶液中，当我们要制备氢气的时候就需要添加特定催化剂来分解硼氢化钠。这促使我们寻求合适的催化剂让其析氢速率达到快速而稳定。在过去的硼氢化钠水解制氢研究中，我们发现贵金属对催化硼氢化钠水解制氢有很优异的活性。例如RuP₃–CoP、Ru@SiO₂、Pt/CeO₂–Co₇Ni₂O_x、Pt₅₈Ni₃₃Au₉、Pd/PD-ZIF-67、Rh/Ni BNPs等贵金属催化剂被证明对硼氢化钠水解制氢具有出色的催化性能。但是由于贵金属成本较高，因此在制备催化剂的时候需要降低贵金属的含量，同时又不会降低催化剂的活性和稳定性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种R/Co₃B-CoP复合材料催化剂及其制备方法和应用。利用一种简单的还原方法，制备了一种新的B和P非金属元素共掺杂的异质结构R/Co₃B-CoP催化剂。该催化剂显示出优异的硼氢化钠水解析氢性能。这种多组分协同作用的催化剂为制备优异催化剂提供了一种全新的方法。同时这优异的硼氢化钠催化剂有待于用于开发其他研究方向的催化剂。

本发明的技术方案之一，一种R/Co₃B-CoP复合材料，以异质结构Co₃B-CoP为载体，以R为负载材料，其中R为稀土元素或贵金属元素。

进一步地，R为贵金属Ru，钌的价格相对便宜且在硼氢化钠中性能比其他贵金属优异。Re同比钌的经济方面考虑，Re的价格昂贵，且在硼氢化钠水解中性能并不比钌好。

进一步地，异质结构Co₃B-CoP中的Co₃B和CoP在XRD和TEM方面已经证明它们是独立存在的组分，且组分之间是相互交错的，共同组成多组分异质结构的载体基底Co₃B-CoP，负载材料R的负载量为2-12wt％。

本发明的技术方案之二，上述R/Co₃B-CoP复合材料的制备方法，包括以下步骤：

以Co₃B粉末为前驱体，经高温磷化制备Co₃B-CoP异质结构载体；

配制包含Co₃B-CoP异质结构载体和R盐的混合溶液，添加还原剂搅拌还原得到R/Co₃B-CoP复合材料。