[发明专利]一种氨硼烷水解析氢用催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂领域，具体为一种化学析氢催化剂及其制备方法。催化剂分子式为Pd_0.1Cu_0.9/T‑PC，结构为掺杂二氧化钛的多孔碳上负载钯铜纳米合金。制备步骤为：二氧化钛和盐酸多巴胺在缓冲溶液中搅拌制备T‑PDA载体；将T‑PDA载体和氢氧化钾混合干燥，放入管式炉煅烧，盐酸洗涤后得到T‑PC载体；在一定量的T‑PC载体中添加硝酸钯二水合物和氯化铜，通过定量的硼氢化钠原位还原，得到Pd_0.1Cu_0.9/T‑PC催化剂。本发明制备的催化剂具有优异的产氢性能，活性可达279mol_H2·mol_Pd^‑1·min^‑1，是氨硼烷水解中合金催化剂的方面的创新。

技术领域

本发明属于氨硼烷水解析氢技术领域，具体涉及一种氨硼烷水解析氢催化剂及其制备方法。

背景技术

不断增长的全球能源需求和化石燃料产生的二氧化碳的有害影响，引发了对替代能源的普遍寻找。氢气因其较高的能量密度和可再生能力，被视为一种极具吸引力的绿色资源和极具潜力的能源载体，以应对未来日益增长的能源和环境挑战。用储氢材料催化制氢被认为是一种高效的制氢方法。常用的化学固体储氢材料包括氨硼烷(NH₃BH₃)、甲酸和硼氢化钠等。其中NH₃BH₃因其H₂浓度高(19.6wt.％)、分子含量低(30.9gmol^-1)、无毒(特别是在水溶液和空气中)和稳定性好而受到关注。因此，制备性能高效、稳定性高的催化剂刻不容缓。

金属催化剂通常存在金属纳米颗粒(NPs)严重聚集导致催化活性位点减少的问题，导致催化剂的活性和稳定性较差。因此，采用制备氧化物复合多孔碳制备载体，抑制金属纳米颗粒的团聚，提高其稳定性，是一种可靠有效的手段。目前关于NH₃BH₃水解的相关催化剂的研究主要集中在一些贵金属(如Pt、Ru、Pd等)上，这些贵金属已被证实具有优越的催化性能，但其稀缺性和成本过高很大程度上限制了其商业应用。合金化策略是设计除纯金属外催化材料的一个重要策略。资源丰富、价格较低的过渡金属铜(Cu)催化活性相对较弱，而由Cu与贵金属Pd组成的钯基合金催化剂，表现出优于纯钯催化剂的好性能。目前钯基催化剂主要应用于甲酸还原，Pd可以对甲酸分子的反应性能进行协同调控，促进催化性能。但是在氨硼烷水解产氢这个方面的活性和分析仍有待进一步加强。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷与不足，本发明的目的在于提供一种通过原位还原制备氨硼烷水解析氢用催化剂Pd_0.1Cu_0.9/T-PC及其制备方法，解决如下几处问题：①金属催化剂在氨硼烷水解产氢中活性低；②金属催化剂在氨硼烷水解产氢中稳定性差；③纯贵金属基催化剂在氨硼烷水解产氢中成本高且资源受限。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种氨硼烷水解析氢用催化剂，所述催化剂的分子式为Pd_0.1Cu_0.9/T-PC，结构为掺杂二氧化钛的多孔碳上负载钯铜纳米合金。

本发明提供一种氨硼烷水解析氢用催化剂的制备方法，采用如下技术方案，制备步骤如下：

S1、将44.3mg三羟甲基氨基甲烷盐酸盐和87.1mg三羟甲基氨基甲烷加入到适量的水中，制得100mL缓冲溶液；

S2、将560mg二氧化钛和400mg盐酸多巴胺加入到S1制备的缓冲溶液中，超声混合30min，搅拌48-72h，得到悬浮液I；

S3、将S2中的悬浮液I放入固式漏斗中，抽滤分离得到湿润粉末I；

S4、将S3制备的湿润粉末I放入60℃真空干燥箱干燥12h，制得T-PDA载体；