一种过渡金属碳化物的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种过渡金属碳化物的应用，所述过渡金属碳化物用于氨硼烷分解制氢反应。本发明专利技术中的过渡金属碳化物制备简单，用于氨硼烷分解制氢反应时，反应条件温和。本发明专利技术中过渡金属碳化物用于氨硼烷分解制氢反应时，操作简便、重复性好，具有化学经济性；对光的利用效率较高，可实现光能向化学能的转化；产生的氢气可缓解环境及能源问题。

【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属碳化物的应用
本专利技术涉及氨硼烷水解脱氢
更具体地，涉及一种过渡金属碳化物的应用。
技术介绍
氢气，作为一种清洁可再生、丰富的能源载体，被认为是未来替代传统化石能源理想的候选能源之一，但是由于其在空气条件下低的沸点和密度，这个期望在实际应用中遇到许多棘手的问题，包括储存，传输，释放。因此开发在温和条件下安全、有效的储存和释放氢气的化学品是必需的。氨硼烷，由于较小的分子量及较高的含氢量，长期的稳定性，无毒等优点，被认为是具有竞争力的储氢化学品。目前，分解氨硼烷产生氢气已在均相分子体系，异相金属，金属氧化物，金属磷化物体系取得进展。近年来，过渡金属碳化物，由于其良好的导电性及化学稳定性已广泛应用于电催化HER中，然而用于氨硼烷分解反应的却鲜有报道。因此，本专利技术提供了一种过渡金属碳化物在氨硼烷分解制氢反应中的应用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种过渡金属碳化物的应用。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种过渡金属碳化物的应用，所述过渡金属碳化物用于氨硼烷分解制氢反应。本专利技术通过优化合成策略，实现了Co2C材料暴露晶面的调控，使其具有了优异的催化氨硼烷分子分解制氢的能力。在此之前，氨硼烷分解制氢反应主要利用贵金属，或者过渡金属氧化物、磷化物，过渡金属碳化物用于该反应的报道较少。优选地，所述氨硼烷分解制氢反应包括如下步骤：密封条件下，将过渡金属碳化物的水分散液与氨硼烷水溶液混合进行氨硼烷分解制氢反应。优选地，过渡金属碳化物为Co2C。相比于之前报道的基于Co-TiC/C纳米颗粒，Co2C的制备简单条件温和且分解氨硼烷的效率高。优选地，所述Co2C的表面具有配体，所述配体为油胺或多羟基醇。本专利技术中，一方面这些配体参与Co2C的制备，另一方面这些配体可以稳定生成的Co2C，使其避免团聚。优选地，所述氨硼烷分解制氢反应的条件为避光且加热条件，或者光照且室温条件。在常规技术中，氨硼烷分解制氢反应是个热反应，可在不同加热条件下实现不同速率的分解制氢反应，一般而言，温度越高，速率越快。而在本专利技术中，Co2C不仅可以满足该常规技术，同时由于Co2C具有很好的吸光特性，因此仅在光照条件下也可实现氨硼烷的分解，这是本专利技术的优势。为了排除吸光效应的影响，我们在常规技术中，Co2C加热时将其严格避光。优选地，所述避光且加热条件中加热温度为35～65℃等中的一种，本专利技术经大量实验证实，加热温度越高，分解效率也越高；综合考虑成本等因素，在本专利技术给定的温度范围内效果更优；进一步地，在本专利技术的某些具体实施方式中，例如，所述避光且加热条件中加热温度为35～45、45～65℃等。优选地，所述过渡金属碳化物的水分散液中过渡金属碳化物的浓度为0.22～1.52mg/mL；本专利技术经大量实验证实，过渡金属碳化物的浓度越大，分解效率越高；综合考虑成本等因素，在本专利技术给定的过渡金属碳化物的浓度范围内效果更优；进一步地，在本专利技术的某些具体实施方式中，例如，所述过渡金属碳化物的水分散液中过渡金属碳化物的浓度为0.22～1.52mg/mL、0.22～0.65mg/mL、0.22～1.09mg/mL、0.65～1.09mg/mL、0.65～1.52mg/mL、1.09～1.52mg/mL等；更优选地，过渡金属碳化物的浓度为0.65mg/mL时，单位质量Co2C在单位时间内产生氢气体积最多。优选地，所述氨硼烷水溶液中氨硼烷的浓度为1.62～16.2mol/L；本专利技术经大量实验发现，分解一定量的氨硼烷，若其浓度过大，对应的体积会很小，在量取时误差会比较大；若浓度过小，对应的体积会比较大，注入的体积对生成氢气的体积产生较大误；在上述氨硼烷的浓度范围内，得到的结果更优。优选地，所述氨硼烷水溶液中还包括NaOH，其中NaOH的浓度为2.5～25mol/L。本专利技术中碱性条件更有利于氨硼烷分解；本专利技术经大量实验发现，在上述NaOH的浓度范围内，得到的结果更优。优选地，所述过渡金属碳化物的水分散液和氨硼烷水溶液的体积比为3：1～48：1；进一步地，在本专利技术的某些具体实施方式中，例如，所述过渡金属碳化物的水分散液和氨硼烷水溶液的体积比为3:1～23：1、23:1～48：1等；更优选地，所述体积比为23：1，该体积比下，一方面Co2C可以很好的被分散，另一方面由注射器注入氨硼烷水溶液引起的体积变化对产生氢气体积的误差可以忽略。另外，如无特殊说明，本专利技术所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术中的过渡金属碳化物制备简单，用于氨硼烷分解制氢反应时，反应条件温和。2、本专利技术中过渡金属碳化物用于氨硼烷分解制氢反应时，操作简便、重复性好，具有化学经济性。3、本专利技术中过渡金属碳化物用于氨硼烷分解制氢反应时，对光的利用效率高，可实现光能向化学能的转化。由于Co2C具有很好的吸光特性，其漫反射吸收谱图如附图4所示，在光照条件下，可通过吸收光能完成氨硼烷分解制氢反应，实现了光能向化学能的转化。4、本专利技术中过渡金属碳化物用于氨硼烷分解制氢反应时，产生的氢气可缓解环境及能源问题。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术中Co2C的透射电镜图。图2示出本专利技术中Co2C的X射线衍射图。图3示出本专利技术中Co2C的X射线光电子能谱分析图。图4示出本专利技术中Co2C的漫反射吸收光谱图。图5示出本专利技术实施例1中45℃时生成的H2体积随时间变化图。图6示出本专利技术实施例2中白色LED光照下生成的H2体积随时间变化图。图7示出本专利技术对比例1中45℃时生成的H2体积随时间变化图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。本专利技术中，制备方法如无特殊说明则均为常规方法。所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得，所述百分比如无特殊说明均为质量百分比。本专利技术中过渡金属碳化物Co2C的制备参考文献[CrystEngComm,2014,16,8000]制得，具体实验步骤包括：称取200mg无水CoAc2于两口瓶中，加入15mL油胺及2mL3-EG(三乙二醇)，于290℃下加热回流2.5h，整个反应过程均在Ar气氛下进行。后处理：5000rpm离心5min，弃掉清液，加入正己烷及丙酮洗黑色固体，至上清液无色。将得到的固体干燥即可。通过透射电镜TEM，XRD，XPS，漫反射吸收对制备得到的Co2C进行表征，如图1-4所示。从图1可看出，该Co2C为片状结构；图2为Co2C的XRD图谱(PDFNo.65-1457)，各峰的归属如图所示；图3为Co2C中Co元素的XPS图，其中778.7eV归属为碳化的Co；图4为Co2C的漫反射吸收图谱，可看出其在200-2000nm范围内都有很好的吸光特性。实施例1在避光加热条件下，其中加热温度为45℃，Co2C实现氨硼烷分子分解，具体实施方法如下：取3mg制备得到的Co2C固体粉末，加4.6mL水超声分散，加入磁子后密封并用锡箔纸包裹，置于油浴中。搭建好排水收集H2的装置。分别称取100mgNaO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过渡金属碳化物的应用，其特征在于，所述过渡金属碳化物用于氨硼烷分解制氢反应。

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属碳化物的应用，其特征在于，所述过渡金属碳化物用于氨硼烷分解制氢反应。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述氨硼烷分解制氢反应包括如下步骤：密封条件下，将过渡金属碳化物的水分散液与氨硼烷水溶液混合进行氨硼烷分解制氢反应。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述过渡金属碳化物为Co2C。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述Co2C的表面具有配体，所述配体为油胺或多羟基醇。5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述氨硼烷分解制氢反应的条件为避光且加热条件，或者光照且室温条件。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴骊珠，郭庆，李旭兵，高小雅，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11