[发明专利]一种用于高效电催化合成氨Nax

说明书

本发明公开了一种用于高效电催化合成氨Na_xMoO₃纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：将MoO₃分散于硼氢化钠乙醇溶液体系中进行Na离子插层，Na离子在层间与配位氧成键，通过Na的供电子作用在催化剂体系内引入固氮位点Mo⁵⁺，得Na_xMoO₃纳米催化剂，该方法得到催化剂能够加快氮气的活化及解离，提高电催化合成氨的效率。

技术领域

本发明属于能源催化技术领域，涉及一种用于高效电催化合成氨Na_xMoO₃纳米催化剂的制备方法。

背景技术

氨是一种重要的工业化学品，在农业中被用作肥料。氨还具有高能量密度，是一种无碳能源载体，在储能方面有着重要应用。目前工业合成氨仍依赖Haber-Bosch工艺，其高温高压的反应条件需要燃烧大量化石能源，同时大量温室气体的排放也加剧了环境压力。电催化合成氨是一种绿色、高效的合成氨方式。过渡金属化合物三氧化钼(MoO₃)的价格低廉、性能稳定、无毒无害，是一种有潜力的材料。其表面的高价Mo(+6)作为Lewis强酸位点能够有效吸附氮气。但氮气的裂解需要催化剂提供额外的电子注入，然而现有技术中并未给出类似的催化剂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于高效电催化合成氨Na_xMoO₃纳米催化剂的制备方法，该方法得到催化剂能够加快氮气的活化及解离，提高电催化合成氨的效率。

为达到上述目的，本发明所述的用于高效电催化合成氨Na_xMoO₃纳米催化剂的制备方法包括以下步骤：

将MoO₃分散于硼氢化钠乙醇溶液体系中进行Na离子插层，Na离子在层间与配位氧成键，通过Na的供电子作用在催化剂体系内引入固氮位点Mo⁵⁺，得Na_xMoO₃纳米催化剂。

具体包括以下步骤：

将MoO₃纳米带进行研磨，再均匀分散于乙醇中，边搅拌边使用注入硼氢化钠乙醇溶液，再搅拌反应，然后离心洗涤后真空干燥，得Na_xMoO₃纳米催化剂。

硼氢化钠乙醇溶液的浓度为1mg/L、3mg/L、5mg/L。

使用超纯水和乙醇离心洗涤后真空干燥。

还包括：采用一步水热法制备宽度为200nm的MoO₃纳米带。

采用一步水热法制备宽度为200nm的MoO₃纳米带的操作过程为：

将二水钼酸钠溶解于超纯水中，搅拌后滴加浓盐酸，再继续搅拌，得混合溶液，然后将混合溶液转移至反应釜中进行反应，自然冷却至室温后，使用超纯水和乙醇离心洗涤反应产物，然后进行烘干，将烘干后的产物放入马弗炉中进行热处理，以去除表面杂质，得MoO₃纳米带。

在反应釜中反应过程中的温度为200℃，反应时间为12h。

在马弗炉中热处理过程中的温度为550℃，热处理时间为1-2h。

本发明具有以下有益效果：