一种非贵金属催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种非贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：将乙醇‑水溶剂、载体材料和非贵金属盐混合，得到非贵金属盐分散液；将所述非贵金属盐分散液与硼氢化钠溶液混合，发生还原反应，水洗，得到非贵金属催化剂。本发明专利技术所述的制备方法通过采用乙醇‑水溶剂控制还原反应过程中生成的偏硼酸钠的溶解度，在还原过程中偏硼酸钠伴随非贵金属生成而析出，对非贵金属纳米颗粒进行隔离，显著抑制了非贵金属纳米颗粒的团聚生长，有效的减小了非贵金属纳米颗粒的粒径，同时大大提高了非贵金属催化剂的催化活性。

A Non-noble Metal Catalyst and Its Preparation Method

The invention provides a preparation method of non-noble metal catalyst, which includes the following steps: mixing ethanol, water-soluble agent, carrier material and non-noble metal salt to obtain non-noble metal salt dispersion solution; mixing the non-noble metal salt dispersion solution with sodium borohydride solution to produce reduction reaction, water washing, and non-noble metal catalysis. Agent. The preparation method of the present invention controls the solubility of sodium metaborate generated in the reduction reaction process by using ethanol and water solution, precipitates sodium metaborate accompanied by the formation of non-noble metals in the reduction process, isolates non-noble metal nanoparticles, and remarkably inhibits the agglomeration growth of non-noble metal nanoparticles, and is effective. The particle size of non-noble metal nanoparticles was reduced, and the catalytic activity of non-noble metal catalysts was greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种非贵金属催化剂及其制备方法
本专利技术涉及催化剂制备
，尤其涉及一种非贵金属催化剂及其制备方法。
技术介绍
非贵金属催化剂因其便捷的制备工艺、优良的催化性能和可回收性成为最具应用价值的催化剂。非贵金属催化剂是指催化剂的活性组分是纯金属或者合金。其中纯金属催化剂是指催化活性物质的成分是由一种金属原子组成；合金催化剂则是指活性组分由两种或两种以上金属原子组成的催化剂。非贵金属催化剂可以单独使用，也可负载在载体上，具有较多的使用途径，而随着使用方式的不同，非贵金属催化剂也表现出差异的催化性能。非贵金属作为固体催化剂，影响其吸附-解离性能的主要因素是金属的微观形貌和晶体结构特性，这是由于金属晶体表面裸露着的原子可为其吸附化学分子提供大量吸附中心，被吸附的分子可以同时和表面多个金属原子形成吸附键，如果包括第2层原子参与吸附的可能性，那么金属催化剂可提供的吸附成键格局则大量增加。而金属催化剂表面吸附中心的分布则受催化剂制备方法、催化剂组成和微观结构修饰的影响而表现出不同的特性。然而非贵金属纳米颗粒在制备的过程中极易发生团聚现象，导致生成的非贵金属颗粒的粒径往往比较大，从而对材料的后续应用有着极大的影响，降低了非贵金属的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非贵金属的制备方法，所述制备方法可以抑制非贵金属在制备过程中的团聚，有效减少非贵金属颗粒的粒径。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种非贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：将乙醇-水溶剂、载体材料和非贵金属盐混合，得到非贵金属盐分散液；将所述非贵金属盐分散液与硼氢化钠溶液混合，发生还原反应，还原反应产物水洗，得到非贵金属催化剂。优选的，所述乙醇-水溶剂中乙醇和水的体积比为(2～4)：(1～3)。优选的，所述载体材料为氧化石墨烯、碳纳米球和二氧化硅纳米球中的一种或几种。优选的，所述载体材料的质量与乙醇-水溶剂的体积比为(1～2)g：(1～2)L。优选的，所述非贵金属盐为醋酸钴、氯化钴、硝酸钴、醋酸钴、醋酸镍、氯化镍、硝酸镍、醋酸铁、氯化铁和硝酸铁中的一种或几种。优选的，所述非贵金属盐的物质的量与乙醇-水溶剂的体积比为(1～2)mmol：(100～200)mL。优选的，所述还原反应的温度为4～6℃，所述还原反应的时间为8～12min。优选的，所述硼氢化钠溶液的浓度为0.125～0.25mol/L。优选的，所述非贵金属盐与硼氢化钠的物质的量比为1：(2～6)。本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的非贵金属催化剂，包括载体和负载在所述载体上的非贵金属纳米颗粒，所述非贵金属纳米颗粒的粒度为4-10nm。本专利技术提供了一种非贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：将乙醇-水溶剂、载体材料和非贵金属盐混合，得到非贵金属盐分散液；将所述非贵金属盐分散液与硼氢化钠溶液混合，发生还原反应，水洗，得到非贵金属催化剂。本专利技术所述的制备方法通过采用乙醇-水溶剂控制还原反应过程中生成的偏硼酸钠的溶解度，在还原过程中偏硼酸钠伴随非贵金属生成而析出，对非贵金属纳米颗粒进行隔离，显著抑制了非贵金属纳米颗粒的团聚生长，有效的减小了非贵金属纳米颗粒的粒径大小，同时大大提高了非贵金属催化剂的催化活性；且所述过程操作简单，对环境没有污染，根据实施例的记载，所述非贵金属催化剂中非贵金属纳米颗粒的粒径为4～10nm，分散性能好，基本无团聚现象；且所述非贵金属催化剂的催化性能得到了显著的提高。附图说明图1为实施例1制备得到的C@Co催化剂的透射图；图2为纯水制备得到的C@Co催化剂的透射图；图3为实施例1和纯水制备得到的C@Co催化剂催化硼氢化钠水解的性能对比图。具体实施方式本专利技术提供了一种非贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：将乙醇-水溶剂、载体材料和非贵金属盐混合，得到非贵金属盐分散液；将所述非贵金属盐分散液与硼氢化钠溶液混合，发生还原反应，还原产物水洗，得到非贵金属催化剂。在本专利技术中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。本专利技术将乙醇-水溶剂、载体材料和非贵金属盐混合，得到非贵金属盐分散液；在本专利技术中，所述乙醇-水溶剂中乙醇和水的体积比优选为(2～4)：(1～3)，更优选为(2.5～3.5)：(1.5～2.5)，最优选为(2.8～3.2)：(1.8～2.2)。在本专利技术中，所述载体材料优选为氧化石墨烯、碳纳米球和二氧化硅纳米球中的一种或几种；当所述载体材料为上述具体选择中的两种以上时，本专利技术对所述具体物质的比例没有任何特殊的限定，可按任意比例进行混合。在本专利技术中，所述载体材料的粒径优选为100nm～5μm，更优选为200nm～2μm，最优选为300nm～1μm。在本专利技术中，所述载体材料的质量与乙醇-水溶剂的体积比优选为(1～2)g：(1～2)L，更优选为(1.2～1.8)g：(1.2～1.8)L，最优选为(1.4～1.6)g：(1.4～1.6)L。在本专利技术中，所述非贵金属盐优选为醋酸钴、氯化钴、硝酸钴、醋酸钴、醋酸镍、氯化镍、硝酸镍、醋酸铁、氯化铁和硝酸铁中的一种或几种；当所述非贵金属盐为上述具体选择中的两种以上时，本专利技术对所述具体物质的比例没有任何特殊的限定，可按任意比例进行混合。在本专利技术中，所述非贵金属盐的物质的量与乙醇-水溶剂的体积比优选为(1～2)mmol：(100～200)mL，更优选为(1.2～1.8)mmol：(120～180)mL，最优选为(1.4～1.6)mmol：(140～160)mL。在本专利技术中，所述乙醇-水溶剂、载体材料和非贵金属盐的混合优选包括以下步骤：将载体材料与乙醇-水溶剂混合，得到混合溶液；将所述混合溶液与非贵金属盐混合，得到非贵金属盐分散液。本专利技术优选将载体材料与乙醇-水溶剂混合，得到混合溶液。在本专利技术中，所述混合优选先进行超声后进行搅拌；在本专利技术中，所述超声的时间优选为40～70min，更优选为55～65min，最优选为58～62min；本专利技术对所述超声的其他参数没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声参数进行超声即可。在本专利技术中，所述搅拌的时间优选为20～40min，更优选为25～35min，最优选为28～32min；本专利技术对所述搅拌的其他参数没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌参数进行搅拌即可。在本专利技术中，所述先超声后搅拌的作用是使大块载体材料可以在溶剂中完全分散，并使其在溶液中混合均匀。得到混合液后，本专利技术优选将所述混合溶液与非贵金属盐混合，得到非贵金属盐分散液。在本专利技术中，所述混合优选先进行超声后进行搅拌；在本专利技术中，所述超声的时间优选为25～50min，更优选为30～45min，最优选为35～40min；本专利技术对所述超声的其他参数没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声参数进行超声即可。在本专利技术中，所述搅拌的时间优选为0.5～2.5h，更优选为1～2h；在本专利技术中，所述搅拌的温度优选为4～6℃，更优选为5℃；本专利技术对所述搅拌的其他参数没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌参数进行搅拌即可。在本专利技术中，所述先超声后搅拌的作用是加快非贵金属盐的溶解，并使非贵金属离子在混合溶液中分散均匀。在本专利技术中，所述的搅拌温度主要是为还原过程创造一个低温的环境，防止其高温下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：将乙醇‑水溶剂、载体材料和非贵金属盐混合，得到非贵金属盐分散液；将所述非贵金属盐分散液与硼氢化钠溶液混合，发生还原反应，还原反应产物经水洗，得到非贵金属催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种非贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：将乙醇-水溶剂、载体材料和非贵金属盐混合，得到非贵金属盐分散液；将所述非贵金属盐分散液与硼氢化钠溶液混合，发生还原反应，还原反应产物经水洗，得到非贵金属催化剂。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乙醇-水溶剂中乙醇和水的体积比为(2～4)：(1～3)。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述载体材料为氧化石墨烯、碳纳米球和二氧化硅纳米球中的一种或几种。4.如权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述载体材料的质量与乙醇-水溶剂的体积比为(1～2)g：(1～2)L。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非贵金属盐为醋酸钴、氯化钴、硝酸钴、醋酸钴、醋酸镍、氯化镍、...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩树民，张洪明，李媛，候雪伟，冯学雷，程立娜，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13