一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法。该制备方法包括如下步骤：将以金属和/或合金为骨架的泡沫材料进行清洗；将清洗干净的所述泡沫材料放置在空气或氧气中进行氧化处理；将经过氧化处理后的泡沫材料和磷化氢气体的前驱体按照预设质量比进行混合形成混合物，并在惰性气体的保护下在第一预设温度下煅烧混合物，以对经过氧化处理后的泡沫材料进行磷化处理；对磷化处理后的所述泡沫材料进行洗涤，并在第二预设温度下进行干燥，从而获得表面具有纳米棒的泡沫催化剂。该制备方法操作简单，成本低廉且易于大批量生产，并且由此制备获得的纳米棒具有非常好的催化活性，仅需1cm

【技术实现步骤摘要】
一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法
本专利技术涉及储氢材料领域，尤其涉及一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法。
技术介绍
氨硼烷(AmmoniaBorane，简称AB)具有19.6wt％的理论氢含量，是目前氢含量最高的化学储氢材料。在常温常压下为稳定的白色无毒粉末，是一种理想的化学储氢材料。氨硼烷内的氢气主要有三种释放方法，分别是热分解，醇解和水解。其中，水解法成本相对低廉且反应无需加热稳定可控。当适合的催化剂存在时，1mol的氨硼烷可以可控稳定的释放3mol的H2。金属催化剂用于催化氨硼烷水解。以Pt、Au、Ru等为代表的贵金属基催化剂，它们具有优异的催化性能，但是成本过于昂贵，难以满足商业大批量生产的需求。因此，以Ni、Co、Cu、Fe为代表的非贵金属催化剂由于成本低廉开始受到广泛的关注。但是，大多数非贵金属的催化性能远不如贵金属优秀。纳米材料有着极大的比表面积，能够暴露更多的催化活性位点，材料的催化性能得到显著的提升。因此，许多纳米级的催化剂用于AB催化水解。这类方法极大地提高催化剂的活性，但是，在催化过程中，纳米颗粒伴随着不可避免的团聚，导致材料稳定性下降，这极大地影响了催化剂的实际应用。为了解决这一问题，常常将金属纳米粒子负载在某些基底上，如金属有机框架，石墨烯，碳纳米管等，以提高材料的稳定性。这一举措虽然能够一定程度上的提高材料的稳定性，但是，以上基底材料目前成本也相对较高，制备过程较为复杂，难以大规模生产。同时，由于AB具有一定的还原性，材料在催化过程中面临着被还原从而导致催化剂失活的风险，这导致如今的催化剂很少有能够在长时间的催化过程后还保持原始的催化性能。从形态上来看，目前大部分的催化剂都是以合成粉末为主，尽管粉末有利于分散在AB溶液中。但是，催化完成后难以将催化剂粉末和AB溶液分离。无法即时停止催化反应。且AB水解会产生很多带有副产物，如NH4+和BO2-的废液，这一部分废液不及时排除也会影响催化的性能。但是由于催化剂以粉末的形态分散在溶液里，导致排出废液的时候催化剂本身难以回收，引起浪费。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种新的用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法。本专利技术的一个进一步的目的是解决现有技术中用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法复杂，成本高且难以大规模量产的技术问题。本专利技术的另一个进一步的目的是解决现有技术中用于催化氨硼烷水解的催化剂稳定性较差的技术问题。本专利技术的又一个进一步的目的是解决现有技术中催化剂难以回收的技术问题。特别地，本专利技术提供了一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法，包括如下步骤：将以金属和/或合金为骨架的泡沫材料进行清洗；将清洗干净的所述泡沫材料放置在空气或氧气中进行氧化处理；将经过氧化处理后的泡沫材料和磷化氢气体的前驱体按照预设质量比进行混合形成混合物，并在惰性气体的保护下在第一预设温度下煅烧所述混合物，以对经过氧化处理后的所述泡沫材料进行磷化处理；对磷化处理后的所述泡沫材料进行洗涤，并在第二预设温度下进行干燥，从而获得表面具有纳米棒的泡沫催化剂。可选地，所述将清洗干净的所述泡沫材料放置在空气或氧气中进行氧化处理的步骤中，所述氧化处理的条件为在400-1000℃中任一温度下煅烧2-10h。可选地，所述氧化处理的温度值为700-900℃中任一温度。可选地，所述将经过氧化处理后的泡沫材料和磷化氢气体的前驱体按照预设质量比进行混合形成混合物的步骤中，所述预设质量比为1:2-1:10中任一比值。可选地，所述第一预设温度为250-350℃中任一温度；可选地，所述在惰性气体的保护下在第一预设温度下煅烧所述混合物的步骤中，煅烧时间为1-3h中任一值。可选地，所述第二预设温度为40-60℃中任一温度；可选地，所述在第二预设温度下进行干燥的步骤中，干燥时间为8-24h中任一值。可选地，所述泡沫材料为以合金为骨架的泡沫金属；可选地，所述泡沫金属中的所述合金为NiFe合金或NiCo合金。可选地，所述泡沫金属中的所述合金为所述NiFe合金时，Ni元素和Fe元素的比值为3:7、7:3、1:1、1:9或9:1。可选地，所述惰性气体选择为氮气或氩气。可选地，所述将以金属和/或合金为骨架的泡沫材料进行清洗的步骤中，将所述泡沫材料分别在乙醇、丙酮和去离子水中进行多次洗涤，并在40-60℃中任一温度下干燥8-24h。特别地，本专利技术还提供了一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法，包括如下步骤：将以金属和/或合金为骨架的泡沫材料进行清洗；将清洗干净的所述泡沫材料放置在空气或氧气中进行氧化处理；将经过氧化处理后的泡沫材料置入管式炉中，并向所述管式炉中通入惰性气体以排空所述管式炉中的空气；在惰性气体气氛下向所述管式炉中通入磷化氢气体，并对所述泡沫材料进行煅烧，以对经过氧化处理后的所述泡沫材料进行磷化处理；对磷化处理后的所述泡沫材料进行洗涤，并进行干燥处理，从而获得表面具有纳米棒的泡沫催化剂。根据本专利技术实施例的方案，该制备方法操作简单，成本低廉且易于大批量生产，并且由此制备获得的纳米棒具有非常好的催化活性，仅需1cm2负载了纳米棒的泡沫金属在一分钟内即可产生65ml的H2。并且，该纳米棒具有超高的稳定性，在进行了多次循环催化测试后仍有90％以上的活性，且反应很长时间也不会存在明显的团聚现象。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1示出了根据本专利技术一个实施例的用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法的示意性流程图；图2示出了根据本专利技术另一个实施例的用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法的示意性流程图；图3示出了根据本专利技术一个实施例的Ni3Fe7泡沫的扫描电子显微镜图；图4示出了根据本专利技术一个实施例的Ni3Fe7泡沫的另一扫描电子显微镜图；图5示出了根据本专利技术一个实施例的Ni3Fe7O泡沫的扫描电子显微镜图；图6示出了根据本专利技术一个实施例的Ni3Fe7O泡沫的另一扫描电子显微镜图；图7示出了根据本专利技术一个实施例的Ni3Fe7P泡沫的扫描电子显微镜图；图8示出了根据本专利技术一个实施例的Ni3Fe7P泡沫的另一扫描电子显微镜图；图9示出了根据本专利技术一个实施例的Ni3Fe7P纳米棒泡沫的透射电子显微镜图以及对应的元素分布图；图10示出了根据本专利技术一些实施例的对Ni3Fe7泡沫在不同氧化温度下氧化最终获得的Ni3Fe7P纳米棒泡沫的催化活性曲线图；图11示出了根据本专利技术一些实施例的Ni和Fe在不同比例下获得的纳米棒泡沫催化活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将以金属和/或合金为骨架的泡沫材料进行清洗；/n将清洗干净的所述泡沫材料放置在空气或氧气中进行氧化处理；/n将经过氧化处理后的泡沫材料和磷化氢气体的前驱体，按照预设质量比进行混合形成混合物，并在惰性气体的保护下在第一预设温度下煅烧所述混合物，以对经过氧化处理后的所述泡沫材料进行磷化处理；/n对磷化处理后的所述泡沫材料进行洗涤，并在第二预设温度下进行干燥，从而获得表面具有纳米棒的泡沫催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于催化氨硼烷水解的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将以金属和/或合金为骨架的泡沫材料进行清洗；
将清洗干净的所述泡沫材料放置在空气或氧气中进行氧化处理；
将经过氧化处理后的泡沫材料和磷化氢气体的前驱体，按照预设质量比进行混合形成混合物，并在惰性气体的保护下在第一预设温度下煅烧所述混合物，以对经过氧化处理后的所述泡沫材料进行磷化处理；
对磷化处理后的所述泡沫材料进行洗涤，并在第二预设温度下进行干燥，从而获得表面具有纳米棒的泡沫催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将清洗干净的所述泡沫材料放置在空气或氧气中进行氧化处理的步骤中，所述氧化处理的条件为在400-1000℃中任一温度下煅烧2-10h。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氧化处理的温度值为700-900℃中任一温度。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述将经过氧化处理后的泡沫材料和磷化氢气体的前驱体按照预设质量比进行混合形成混合物的步骤中，所述预设质量比为1:2-1:10中任一比值。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一预设温度为250-350℃中任一温度；
可选地，所述在惰性气体的保护下在第一预设温度下煅烧所述混合物的步骤中，煅烧时间为1-3h中任一值。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟俊，陈雨枫，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32