一种掺杂氧化镨的Co-B催化剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种掺杂氧化镨的Co‑B催化剂，该催化剂中Pr2O3的质量百分含量为5％～50％，余量为Co‑B和不可避免的杂质。另外，本发明专利技术还公开了该催化剂的制备方法以及应用。本发明专利技术在Co‑B中引入Pr2O3，在保证NaBH4水解放氢的最大放氢量的同时，稳定了放氢速率，显著提高了制氢效率。本发明专利技术的制备方法简单，催化剂成本低廉，用量少，催化效果显著。

Co-B Catalyst Doped with praseodymium oxide and preparation method and application thereof

The present invention discloses a Pr2O3-doped Co_B catalyst, in which the mass percentage of Pr2O3 is 5%-50% and the remainder is Co_B and an inevitable impurity. In addition, the invention also discloses the preparation method and application of the catalyst. By introducing Pr2O3 into Co_B, the invention ensures the maximum amount of hydrogen released by hydrolysis of NaBH4, stabilizes the rate of hydrogen released and remarkably improves the efficiency of hydrogen production. The preparation method of the invention is simple, the catalyst is low in cost, and the dosage is small, and the catalytic effect is remarkable.

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂氧化镨的Co-B催化剂及制备方法和应用
本专利技术属于制氢催化剂
，具体涉及一种掺杂氧化镨的Co-B催化剂及制备方法和应用。
技术介绍
随着化石能源的消耗和人们环保意识的提高，开发新能源已经成为人类十分关注的问题。氢能是21世纪的主要新能源之一。氢是分布最广泛的物质，在所有的元素中，氢的重量最轻。标准状态下，它的密度是0.0899g/L，构成了宇宙质量的75％，除了空气中含有氢气外，它还在水中以化合物的形态贮存，而水又是地球上最为广泛的物质，有人曾经推算，如果把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有的化石燃料放出的热量还要大9000倍。除了核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，相当于汽油发热值的三倍。相比其他燃料，氢在燃烧时最清洁，除了生成水和少量氮化氢外不会产生一氧化碳、二氧化碳、铅化物以及粉尘等对环境有害的物质，而且燃烧生成的水还可以进行反复循环利用，氢是燃料电池的最佳燃料，氢的存在可以有液态、气态和固态的氢化物等多种形式，方便适应储氢、运氢等各种应用环境。氢燃料电池是通过向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气，氢、氧气在电极上的催化剂作用下生成水的过程。并不是依靠氢气的燃烧来提供能量，因此最终的产物也是水。与纯电动车不同，氢能源电池车只需要像加油一样补充氢气即可。氢气与汽油一样，本身也是一种二级能源，也就是说，氢气也必须通过初级能源(太阳能、煤炭等)来制取。因此通过什么渠道来提供氢气并且保证氢气的来源是否环保这两大因素就直接影响了氢燃料电池车的环保性。中国自2001年启动国家高技术研究发展计划(863计划)“电动汽车”重大科技专项，首次针对燃料电池动力系统进行研发，氢能技术及应用领域在国内尚处于技术研发和储备期，相关政策和规划一直是由科技部牵头发布。2016年国家发展和改革委员会、国家能源局等联合发布的《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》，计划中提出了能源技术革命重点行动路线图，部署了15项具体任务，“氢能与燃料电池技术创新”首当其冲，这标志着中国已经把氢能产业正式纳入国家能源战略。燃料电池汽车在国内经过了十几年的发展，有了一定的基础，首先是在电动汽车和电动驱动系统方面做了大量的工作，电驱动方面所有的关键部件，包括电池、电机、电控和电流元件，已经有了非常坚实的基础。另外，整车集成的技术对我国来说并非空白，在关键材料和关键部件都所研究和尝试，国内一些领军的汽车企业，比如吉利、比亚迪等汽车企业已经研发了多种多样的电动汽车和混合动力汽车。当前，电动汽车方面仍然存在着两大难题：一是电池回收方面没有技术突破，回收成本太高，二是充电时间偏长，工作效率和续航里程有待提高。另外，关于纯电动汽车的环境保护方面，也有质疑，认为中国的纯电动并能够实现真正意义上的环保，因为火力发电依然是电动的主要来源，而火力发电本身是靠煤、气等实现的，这根本没有从源头上解决其对环境造成的污染问题。氢燃料电池车与传统燃油汽车相比较，燃料补充速率基本相同，而续航里程表现更胜一筹。结合自身优势和外部条件，氢燃料电池车面临着最好的发展机遇。但是这些年来，尽管氢燃料电池车进步很快，前景一片光明，但目前还没有打开市场，更多人对于氢能源汽车处于观望、犹豫、质疑阶段。氢电池存在的主要问题是成本高、产氢量小、放氢速度难于控制等。氢能系统包括氢源开发、氢能的制备、氢能的储存和运输以及氢能的开发利用。当然首先必须解决氢的来源问题。探索低成本、高效率的制氢方法，才能够扩大氢能利用的范围，把其推向实用化和规模化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种掺杂氧化镨的Co-B催化剂。该催化剂在Co-B中引入Pr2O3，在保证NaBH4水解放氢的最大放氢量的同时，稳定了放氢速率，显著提高了制氢效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种掺杂氧化镨的Co-B催化剂，其特征在于，催化剂由Pr2O3和Co-B组成，催化剂中Pr2O3的质量百分含量为5％～50％。上述的一种掺杂氧化镨的Co-B催化剂，其特征在于，催化剂中Pr2O3的质量百分含量为5％～20％。上述的一种掺杂氧化镨的Co-B催化剂，其特征在于，催化剂中Pr2O3的质量百分含量为10％。另外，本专利技术还提供了一种制备上述的掺杂氧化镨的Co-B催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、配制质量百分比浓度为1.0％～1.5％的CoCl2溶液；步骤二、将NaBH4加入烧瓶中，再将步骤一中配制的CoCl2溶液加入所述烧瓶中进行放热反应，待烧瓶温度降至40℃～50℃时，过滤烧瓶内的反应产物，得到固体产物；所述NaBH4的质量为CoCl2溶液中CoCl2质量的15～25倍；步骤三、将步骤二中所述固体产物在室温下干燥至恒重，得到Co-B粉末；步骤四、将Pr2O3和步骤三中所述Co-B粉末混合均匀，得到掺杂氧化镨的Co-B催化剂。进一步的，本专利技术还提供了一种如上述的掺杂氧化镨的Co-B催化剂在催化NaBH4水解放氢中的应用。上述的应用，其特征在于，催化NaBH4水解放氢的方法包括以下步骤：步骤一、将NaBH4溶于氢氧化钠溶液中，得到混合溶液；所述氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为4％～5％；NaBH4的质量为氢氧化钠溶液质量的8％～12％；步骤二、将掺杂氧化镨的Co-B催化剂置于烧瓶中，水浴恒温30℃，然后向所述烧瓶中加入步骤一中所述混合溶液，水浴恒温30℃条件下进行催化水解放氢反应；所述催化剂的质量为催化剂和混合溶液总质量的1％～5％。上述的应用，其特征在于，步骤二中所述催化剂的质量为催化剂和混合溶液总质量的4％。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术在Co-B中引入Pr2O3，在保证NaBH4水解放氢的最大放氢量的同时，稳定了放氢速率，显著提高了制氢效率。2、本专利技术采用Pr2O3替代催化剂中的部分硼化钴，催化过程中硼氢化钠的水解放氢量会增加，这说明Pr2O3对硼氢化钠的放氢性能具有明显影响。3、本专利技术优选催化剂中Pr2O3的质量百分含量为10％，并优选催化剂用量为4％，最大放氢量为510mL，平均放氢速率为8.5mL/s，效果最佳。4、本专利技术的制备方法简单，催化剂成本低廉，用量少，催化效果显著。下面通过实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为催化剂用量为1％时，采用本专利技术实施例2至实施例6的催化剂催化NaBH4水解放氢的放氢过程曲线。图2为催化剂用量为2％时，采用本专利技术实施例2至实施例6的催化剂催化NaBH4水解放氢的放氢过程曲线。图3为催化剂用量为3％时，采用本专利技术实施例2至实施例6的催化剂催化NaBH4水解放氢的放氢过程曲线。图4为催化剂用量为4％时，采用本专利技术实施例2至实施例6的催化剂催化NaBH4水解放氢的放氢过程曲线。图5为催化剂用量为5％时，采用本专利技术实施例2至实施例6的催化剂催化NaBH4水解放氢的放氢过程曲线。图6为采用Co-B作为催化剂催化NaBH4水解放氢，不同催化剂用量的放氢过程曲线。图7为采用本专利技术实施例2的催化剂，催化剂用量为5％时，催化NaBH4水解放氢后的催化剂的SEM图，放大倍数为20000倍。图8为采用本专利技术实施例6的催化剂，催化剂用量为1％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺杂氧化镨的Co‑B催化剂，其特征在于，催化剂由Pr2O3和Co‑B组成，催化剂中Pr2O3的质量百分含量为5％～50％。

【技术特征摘要】
1.一种掺杂氧化镨的Co-B催化剂，其特征在于，催化剂由Pr2O3和Co-B组成，催化剂中Pr2O3的质量百分含量为5％～50％。2.根据权利要求1所述的一种掺杂氧化镨的Co-B催化剂，其特征在于，催化剂中Pr2O3的质量百分含量为5％～20％。3.根据权利要求2所述的一种掺杂氧化镨的Co-B催化剂，其特征在于，催化剂中Pr2O3的质量百分含量为10％。4.一种制备如权利要求1、2或3所述的掺杂氧化镨的Co-B催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、配制质量百分比浓度为1.0％～1.5％的CoCl2溶液；步骤二、将NaBH4加入烧瓶中，再将步骤一中配制的CoCl2溶液加入所述烧瓶中进行放热反应，待烧瓶温度降至40℃～50℃时，过滤烧瓶内的反应产物，得到固体产物；所述NaBH4的质量为CoCl2溶液中CoCl2质量的15～25倍；步骤三、将步骤二中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：温久然，郑雪萍，刘开平，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61