The invention discloses a nitrogen doped carbon embedded non noble metal catalyst and a preparation method and application thereof. The invention takes the compound of non-noble metal organic complex and silicon dioxide as the precursor, uses high-temperature thermal decomposition combined with selective etching strategy, and prepares ammonia borane high-efficiency decomposition catalyst for hydrogen production. The preparation method is as follows: dispersing the non-noble metal organic complex and the commercial silica nanoparticles in the ethanol-chloroform biphasic solvent system, removing the solvent by rotary evaporation to get the composite nanoparticles; placing them in a tubular furnace, heating up to 700-1000 C under the protection of inert gas and keeping the temperature constant for 1-6 hours; obtaining the black solid in dilute alkali system. The solution was retreated for 12~24 hours at 50 C, and the target catalyst was obtained by water washing and drying. The material exhibits superior catalytic performance, anti-poisoning/deactivation and cyclic stability in the hydrogen production from ammonia-borane hydrolysis. The raw material is cheap and easy to obtain, and the preparation period is short, and mass production can be realized.
【技术实现步骤摘要】
一种掺氮碳镶嵌非贵金属催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种掺氮碳镶嵌非贵金属催化剂及其制备方法和应用,属于催化剂制备
技术介绍
随着化石资源的快速消耗和环境污染的不断恶化,科学家不得不开发清洁、高效且便于存储的替代能源来从根本上消除温室气体和污染物的排放问题。当前可替代能源体系中,氢气因来源丰富、能密度高和无污染等优点在食品、医药、燃料电池、航空产业等领域起到极为重要的作用,然而,实现氢气的高效存储和运输依然是一个巨大的挑战。按照美国能源部规定,车载储氢系统中携带的储氢材料的最低质量和体积容量必须达到7.5wt%和70g/L以上,才有可能在未来的能源结构中得以使用。在此驱使下,大量研究人员将目光投向物理和化学两种储氢体系以期获得最佳解决方案。其中,压缩/超冷压缩氢气和纳米多孔吸附剂属于物理存储法而金属/有机氢化物、环烷烃、含氮杂环、氮硼烷络合物和水合肼等属于化学存储法。遗憾的是,目前依然没有一种成熟的储氢策略实现工业化应用,这主要由潜在安全威胁、储氢容量有限、反应条件苛刻及缓慢的释氢速率所决定。对于上述储氢体系而言,氨硼烷(NH3BH3)因优越的稳定性、超高的氢含量(19.6wt%),甚至在水溶液仍具有相对温和的释氢温度被公认为相对理想的化学储氢材料,其水解脱氢过程如下式所示。前期研究已经证明Pd、Ru、Pt和Rh等贵金属催化剂对NH3BH3产氢具有很好的催化活性,但它们的成本昂贵和相对较差的稳定性限制了其进一步广泛应用。因此,开发一种高活性、高稳定性和不含贵金属的多相催化剂实现NH3BH3的高效产氢显得极为关键和迫切。(1)在过去的十余 ...
【技术保护点】
1.一种掺氮碳镶嵌非贵金属催化剂,其特征在于:以非贵金属有机络合物与二氧化硅的复合物为前驱体,利用高温热分解结合选择性刻蚀工艺,制备出掺氮碳镶嵌非贵金属催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种掺氮碳镶嵌非贵金属催化剂,其特征在于:以非贵金属有机络合物与二氧化硅的复合物为前驱体,利用高温热分解结合选择性刻蚀工艺,制备出掺氮碳镶嵌非贵金属催化剂。2.根据权利要求1所述的掺氮碳镶嵌非贵金属催化剂,其特征在于:是由以下原料制备而成的:商业化二氧化硅纳米颗粒:1~5份,非贵金属有机络合物:1~5份。3.根据权利要求2所述的掺氮碳镶嵌非贵金属催化剂,其特征在于:所述商业二氧化硅纳米颗粒尺寸为7~50nm。4.根据权利要求1所述的掺氮碳镶嵌非贵金属催化剂,其特征在于:所述非贵金属是Fe、Co、Ni中的一种或两种;所述非贵金属有机络合物是酞菁钴、酞菁镍、酞菁铜、菲啰啉钴、菲啰啉铁、卟啉钴或席夫碱钴中的一种或两种。5.一种权利要求1~4任一项所述的掺氮碳镶嵌非贵金属催化剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将非贵金属有机络合物与商业化二氧化硅纳米颗粒混匀后,于乙醇和氯仿组成的混合溶剂体系中在50Hz频率下超声分散5~10分钟,旋蒸去除溶剂即得到固体粉末;双溶剂体系中非贵金属有机络合物与二氧化硅的质量比在1:5~5:1之间;(2)将生成的固体粉末平铺于石英舟底部,将其置于管式炉的中间区域;(3)向管式炉炉体中通入氮气或惰性气体对样品进行连续吹扫,然后炉体温度逐渐升至700~1000℃,并在此温度下保持1~6小时再冷却至室温;(4)将得到的黑色粉末在碱性溶...
【专利技术属性】
技术研发人员:张锋伟,马春兰,张献明,
申请(专利权)人:山西大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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