一种单分散或负载型的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系制造技术

本发明专利技术公开一种单分散或负载型的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系，包括储氢材料和水，还包括催化剂；所述催化剂为单分散的多金属磷化物、负载型的多金属磷化物、单分散的单金属多非金属含磷化合物、负载型的单金属多非金属含磷化合物、单分散的多金属多非金属含磷化合物和负载型的多金属多非金属含磷化合物中的一种或多种。在单分散或负载型的含磷金属化合物的水溶液中加入碱，可以提高催化剂的催化速率和缩短诱导期。负载型的催化剂的催化效率高于单分散的催化剂的催化效率。本发明专利技术为储氢材料水解释氢提供了一批高效的新催化剂，并且提供了加速含磷金属化合物催化储氢材料水解速率的方法。

A monodisperse or supported phosphorus containing metal compound as a catalyst for hydrogen storage and hydrolysis of hydrogen storage materials

The invention discloses a monodisperse or supported phosphorus-containing metal compound as a catalyst for hydrogen storage material hydrolysis and hydrogen release system, including hydrogen storage material and water, and also includes a catalyst; the catalyst is monodisperse polymetallic phosphide, supported polymetallic phosphide, monodisperse monometallic polymetallic polymetallic phosphorus-containing compound One or more of the monometallic polymetallic phosphorus compounds, monodisperse polymetallic polymetallic phosphorus compounds, and supported polymetallic polymetallic phosphorus compounds. Adding alkali to the aqueous solution of monodisperse or supported phosphorus-containing metal compounds can increase the catalytic rate and shorten the induction period of the catalysts. The catalytic efficiency of supported catalyst is higher than that of monodisperse catalyst. The invention provides a batch of efficient new catalysts for hydrogen storage material hydrolysis and hydrogen release, and provides a method for accelerating the hydrolysis rate of hydrogen storage material catalyzed by phosphorus-containing metal compounds.

【技术实现步骤摘要】
一种单分散或负载型的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系
本专利技术涉及氢燃料电池领域；更具体地，涉及一种单分散或负载型的的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系。
技术介绍
氢气的廉价获取和存储是氢气能被广泛应用的瓶颈。目前为止，贮存氢气的成本高且存在安全隐患，怎么把氢气廉价安全的储存和快速的释放是氢能应用于便携式电源和车载燃料电池面临的重大难题。虽然近几年报道的与化学储氢材料的氢存储和氢释放相关的方法层出不穷，但是寻找优质的储氢材料和使用什么方法使该化学储氢材料在常压低温下能快速及时的释放出里面的氢仍然是这一领域的头等大事。目前，常用到的储氢材料有氨硼烷(NH3BH3)、肼硼烷(NH2NH2BH3)、硼氢化物、水合肼(NH2NH2)、甲酸(HCOOH)和乙酸(CH3COOH)等；使这些储氢材料释放出里面的氢气常用的温和方法是：往储氢材料的水溶液或醇溶液中加入催化剂。已经报道的催化剂有：单分散或负载型的单金属纳米粒子(Fe、Co、Ni、Cu、Au、Pt、Ru、Ir、Pd、Ni/CNT、Co/GO、Co/g-C3N4、Pt/g-C3N4、Pd/g-C3N4、Au/g-C3N4、Ru/CeO2、Ni/TiO2等),单分散或负载型的多金属复合纳米粒子(FeCo、CoNi、CuNi、AuCo、AuNi、PtNi、AuCo/CNT、PtNi/g-C3N4、PdAu/g-C3N4等),单分散或负载型的含单非金属的单金属纳米粒子(Ni2P、CoP、Ni2P/Nifoam、CoP/Ti等),单分散或负载型的含单非金属的多金属复合纳米粒子,单分散或负载型的含多非金属的单金属纳米粒子(CoBP),单分散或负载型的含多非金属的多金属复合纳米粒子等。以上催化剂在催化储氢材料释氢上取得了一定的成果，但是催化效率高的体系多数含贵金属；很少有含廉价金属的催化体系取得高的催化效率且廉价金属的纳米粒子对氧气不稳定；这些不足严重制约了这些催化剂的商业化。廉价金属磷化物具备诸多特异的物理和化学性质使其备受关注，其中报道最多的就是Ni2P、Ni12P5、CoP、Co2P、CoNiP、Cu3P和FeP等，从赝电容、光电催化水产氢、电催化产氧、加氢脱氮、加氢脱硫、氨硼烷水解、水合肼分解等等，廉价金属磷化物展现了较高的催化活性和稳定性。虽然近几年报道的Ni2P和Ni2P/Nifoam催化氨硼烷水解、CoP催化氨硼烷和硼氢化钠水解取得了很高的TOF，但是金属磷化物在催化储氢材料水解上依然有很大的潜在应用：因此需要提供一种在催化储氢材料水解释氢体系的金属磷化物；例如：1)多金属磷化物或是把多金属磷化物负载到一些载体上；2)单金属磷化物中掺杂入其它的非金属或把掺杂了其它非金属的单金属磷化物负载到一些载体上；3)多金属磷化物中掺杂入其它的非金属或把掺杂了其它非金属的多金属磷化物负载到一些载体上。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种单分散或负载型的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种单分散或负载型的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系，包括储氢材料和水，还包括催化剂；所述催化剂为单分散的多金属磷化物、负载型的多金属磷化物、单分散的单金属多非金属含磷化合物、负载型的单金属多非金属含磷化合物、单分散的多金属多非金属含磷化合物和负载型的多金属多非金属含磷化合物中的一种或多种。进一步，所述单分散的多金属磷化物中至少包括两种或两种以上不同的金属；所述负载型的多金属磷化物中至少包括两种或两种以上不同的金属以及一种或多种载体；所述单分散的单金属多非金属含磷化合物中至少包括两种或两种以上的非金属；所述负载型的单金属多非金属含磷化合物中至少包括两种或两种以上的非金属以及一种或多种载体；所述单分散的多金属多非金属含磷化合物中至少包括两种或两种以上不同的金属以及两种或两种以上不同的非金属；所述负载型的多金属多非金属含磷化合物中至少包括两种或两种以上不同的金属、两种或两种以上不同的非金属以及一种或多种载体；进一步，所述金属为锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、钼(Mo)、钨(W)、铟(In)、锑(Sb)、镓(Ga)、锡(Sn)或钛(Ti)。进一步，所述非金属为硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、磷(P)、硫(S)或硒(Se)。进一步，所述载体为石墨烯、非金属掺杂的石墨烯、碳管、非金属掺杂的碳管、介孔碳、活性炭、g-C3N4、非金属掺杂的g-C3N4、碳布、各类分子筛、氧化铝、金属有机框架化合物、氧化铈、红磷、二氧化硅、二氧化钛、各种金属泡沫或各种金属箔片。进一步，所述催化剂的粒径为0.1nm-100μm。进一步，所述储氢材料水解释氢体系还可包括碱；所述碱可以提高催化剂催化储氢材料水解的速率和缩短诱导期；优选地，所述碱为NaOH、KOH、LiOH、CsOH、氨水、尿素、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3或KHCO3；更优选地，所述碱的浓度为0.0001-100mol/L。进一步，所述储氢材料包括氨硼烷、硼氢化物、水合肼、肼硼烷、甲酸或乙酸。本专利技术的另一个目的在于提供一种单分散或负载型的含磷金属化合物的制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种单分散的多金属磷化物的制备可以通过如下方法制备得到，但不限于该方法；方法一，包括如下步骤：1)将碱溶于水中，得混合液；将金属盐溶于水中，得金属盐溶液；2)将所述金属盐溶液加入到混合液中混合并搅拌，得沉淀；将该沉淀洗涤和干燥，得前驱体；3)将所述前驱体与磷酸盐混合研磨，研磨后在惰性气氛下进行煅烧，然后冷却至室温后洗涤，得单分散的多金属磷化物。方法二，包括如下步骤：1)将金属盐溶于水中，得混合液；2)将碱或碱的溶液加入到所述混合液中混合并搅拌，得沉淀；将该沉淀洗涤和干燥，得前驱体；3)将所述前驱体与磷酸盐混合研磨，研磨后在惰性气氛下进行煅烧，然后冷却至室温后洗涤，得单分散的多金属磷化物。方法三，包括如下步骤：1)将金属盐溶于水中，得混合液；2)将混合液和磷混合并进行水热反应；反应结束后冷却至室温，离心收集沉淀并用蒸馏水洗涤沉淀，得到单分散的多金属磷化物。方法四，包括如下步骤：1)将碱和金属盐溶于水中，得混合液；将所述混合液进行水热反应；反应结束后冷却至室温，然后离心收集沉淀，并用蒸馏水洗涤和干燥，得前驱体。2)将所述前驱体与磷酸盐混合研磨，研磨后在惰性气氛下进行煅烧，然后冷却至室温后洗涤，得到单分散的多金属磷化物。方法五，包括如下步骤：1)将金属盐和磷酸盐混合研磨，得混合物；2)将所述混合物在惰性气氛下进行煅烧，冷却至室温后洗涤，得到单分散的多金属磷化物。方法六，包括如下步骤：1)将金属盐溶于水中，得金属盐溶液；2)向所述金属盐溶液中加入碱、表面活性剂和磷，并混合搅拌，得混合液；将所述混合液进行水热反应，反应结束后冷却至室温，然后洗涤和干燥，得单分散的多金属磷化物。进一步，所述磷为白磷或者红磷。进一步，步骤1)中，所述混合液或混合物中可添加表面活性剂、络合剂中的一种或多种。进一步，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基硫酸钠、柠檬酸钠等中的一种或多种；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单分散或负载型的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系，包括储氢材料和水，其特征在于，还包括催化剂；所述催化剂为单分散的多金属磷化物、负载型的多金属磷化物、单分散的单金属多非金属含磷化合物、负载型的单金属多非金属含磷化合物、单分散的多金属多非金属含磷化合物和负载型的多金属多非金属含磷化合物中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种单分散或负载型的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系，包括储氢材料和水，其特征在于，还包括催化剂；所述催化剂为单分散的多金属磷化物、负载型的多金属磷化物、单分散的单金属多非金属含磷化合物、负载型的单金属多非金属含磷化合物、单分散的多金属多非金属含磷化合物和负载型的多金属多非金属含磷化合物中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的储氢材料水解释氢体系，其特征在于，所述单分散的多金属磷化物中至少包括两种或两种以上不同的金属；所述负载型的多金属磷化物中至少包括两种或两种以上不同的金属以及一种或多种载体；所述单分散的单金属多非金属含磷化合物中至少包括两种或两种以上的非金属；所述负载型的单金属多非金属含磷化合物中至少包括两种或两种以上的非金属以及一种或多种载体；所述单分散的多金属多非金属含磷化合物中至少包括两种或两种以上不同的金属以及两种或两种以上不同的非金属；所述负载型的多金属多非金属含磷化合物中至少包括两种或两种以上不同的金属、两种或两种以上不同的非金属以及一种或多种载体。3.根据权利要求2所述的储氢材料水解释氢体系，其特征在于，所述金属为锰、铁、钴、镍、铜、钼、钨、铟、锑、镓、锡或钛。4.根据权利要求2所述的储氢材料水解释氢体系，其特征在于，所述非金属为硼、碳、氮、氧、磷、硫或硒。5.根据权利要求1所述的储氢材料水解释氢体系，其特征在于，所述催化剂的粒径为0.1nm-100μm。6.根据权利要求1所述的储氢材料水解释氢体系，其特征在于，所述储氢材料水解释氢体系还可包括碱；优选地，所述碱为NaOH、KOH、LiOH、CsOH、氨水、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3或KHCO3；更优选地，所述碱的浓度为0.0001-100mol/L。7.根据权利要求1所述的储氢材料水解释氢体系，其特征在于，所述储氢材料包括氨硼烷、硼氢化物、水合肼、肼硼烷、甲酸或乙酸。8.根据权利要求1或2所述的储氢材料水解释氢体系，其特征在于，所述单分散的多金属磷化物可通过如下方法制备得到：方法一，包括如下步骤：1)将碱溶于水中，得混合液；将金属盐溶于水中，得金属盐溶液,2)将所述金属盐溶液加入到混合液中混合并搅拌，得沉淀；将该沉淀洗涤和干燥，得前驱体，3)将所述前驱体与磷酸盐混合研磨，研磨后在惰性气氛下进行煅烧，然后冷却至室温后洗涤，得单分散的多金属磷化物；或，方法二，包括如下步骤：1)将金属盐溶于水中，得混合液，2)将碱或碱的溶液加入到所述混合液中混合并搅拌，得沉淀；将该沉淀洗涤和干燥，得前驱体，3)将所述前驱体与磷酸盐混合研磨，研磨后在惰性气氛下进行煅烧，然后冷却至室温后洗涤，得单分散的多金属磷化物；或，方法三，包括如下步骤：1)将金属盐溶于水中，得混合液，2)将混合液和磷混合并进行水热反应；反应结束后冷却至室温，离心收集沉淀并用蒸馏水洗涤沉淀，得到单分散的多金属磷化物；或，方法四，包括如下步骤：1)将碱和金属盐溶于水中，得混合液；将所述混合液进行水热反应；反应结束后冷却至室温，然后离心收集沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，彭成云，侯春朝，
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