一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法技术

用电化学方法固氮的工艺，符合当今社会的绿色环保型社会的主题。本发明专利技术公开了一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法。目前，纳米材料在催化领域有了较多及稳定的应用。具有丰富氧空位的超细铈钼基多孔纳米球作为电化学固氮的催化剂，其特有的缺陷和氧空位可以提供更多的活性位点，加快电子传输的特点在吸附氮气的过程中更具优势。具有丰富氧空位的CeMoBO

【技术实现步骤摘要】
一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法
在本专利技术涉及到电化学固氮的
，特别涉及到一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法。
技术介绍
为响应当代生活的绿色友好型社会的的号召，开发操作简单、低污染、低消耗的新型工艺是首要解决的问题。电化学固氮是可以节省化石燃料、省时、省力的工艺。目前，工业上仍旧采用高消耗、高污染的哈伯工艺，而替代哈伯工艺的产量还需要进一步的研究，提高催化剂的转化率是最紧迫的问题。在电化学固氮方面，已有文献报道合成了MoO2、Mo2C、Au-CeO2、B4C对NRR进行催化，氨产率分别为12.2、11.3、28.2、26.57μgh−1cm−2，催化效率都不高。这可能是上述材料的尺寸较小，发生团聚，降低了它的催化活性，或是晶粒尺寸生长过大而降低了催化活性。为更好地应用铈钼基的催化剂，设计一种将Ce、Mo和B元素结合成一种化合物，这一点在电化学合成氨方面迄今尚未得到研究。由此，本专利技术开发一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，证明了具有氧空位的CeMoBO6多孔纳米球是一种高效、稳定的NRR电催化剂。本专利技术提供了含Ce、Mo、B共同作用的一种超细多孔纳米球状的高效催化剂。所制备的具有丰富氧空位的超细铈钼基多孔纳米球促进电化学固氮催化剂，具有氧空位的CeMoBO6多孔纳米球的多孔结构及丰富的氧空位可以为电化学固氮提供更多的吸附位点，加快电子传输及多相原子协同作用可以提高电化学固氮的催化活性，也为电化学固氮方面提供了新思路。专利
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于提供一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，为解决上述问题本专利技术的技术方案为：1.一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，制备步骤如下：（1）铈源试剂与钼源试剂在搅拌下完全溶于乙二醇中，溶剂热一定时间后，冷至室温后离心收集沉淀，干燥后得到含铈、钼纳米粉体；（2）将得到含铈、钼纳米粉体放入玛瑙研钵中研磨，得到超细含铈、钼纳米粉体；（3）将得到的超细含铈、钼纳米粉体与含硼试剂配制成水溶液混合均匀后移至聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，水热一段时间后，冷至室温后离心收集沉淀，干燥后得到具有丰富氧空位的超细含铈、钼、硼纳米球；（4）将得到的具有丰富氧空位的超细含铈、钼、硼纳米球配置为溶液，旋涡混合均匀后放入冰箱，冷冻后进行抽真空处理，最终得到具有丰富氧空位的超细铈钼基多孔纳米球。2.一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，所述步骤（1）中，铈源试剂有氯化铈、六水合硝酸铈、硫酸铈，含铈预反应液0.1mmolmL−1～0.6mmolmL−1，最优为六水合硝酸铈，含铈预反应液中铈的浓度为0.1mmolmL−1～0.5mmolmL−1；钼源试剂有钼酸铵、钼酸钠，其中含钼预反应液中的钼的浓度为0.1mmolmL−1～1.0mmolmL−1，最优为钼酸铵，含钼预反应液中钼的浓度为0.1mmolmL−1～0.5mmolmL−1。3.一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，所述步骤（1）中，含铈、钼反应液中铈、钼的摩尔比为1～3：1～5，最优摩尔比为1～2：1～3。4.一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，所述步骤（1）（3）中，溶剂热处理的温度为160°C～240°C，水热时间为12h～36h，最优水热处理的温度为180°C～220°C，水热时间为16h～32h。5.一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，所述步骤（3）中，硼源试剂有硼酸铵，其中硼源反应液的浓度为0.1mmolmL−1～1.0mmolmL−1，最优浓度为0.1mmolmL−1～0.5mmolmL−1。6.一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，所述步骤（3）中，含铈、钼、硼反应液中铈、钼、硼的摩尔比为1～2：1～3：1～6，最优摩尔比为1～2：1～2：1～3。7.一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，所述步骤（4）中，冷冻处理的时间为12h～30h，放入干燥机中进行抽真空处理，抽真空时间24h～36h，最优冷冻时间为24h～30h，抽真空时间为30h～36h。8.一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，在电化学工作站上进行电催化氮还原性能测试，采用标准三电极，以涂有丰富氧空位的CeMoBO6多孔纳米球的碳纸为工作电极，碳棒为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极；以0.1mol/LLiClO4溶液为电解液；以H型玻璃电解槽为电解反应装置。具体实施方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实例对本专利技术优选实施方案进行解释，这些解释只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。实施例一第一步：2.46g三氯化铈与1.76g钼酸铵搅拌溶解至50ml乙二醇中，移至100ml的聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，分别在180°C烘箱中水热20h，自然冷却至室温，离心，洗涤，而后放入60°C的烘箱进行干燥得到含铈、钼纳米粉体。第二步：将得到含铈、钼纳米粉体放入玛瑙研钵中研磨，得到超细含铈、钼纳米粉体。第三步：将超细含铈、钼纳米粉体2.3g和硼酸铵的0.29g在50ml蒸馏水中制成含铈、钼、硼混合悬浮液在200°C下水热处理30h，自然冷却至室温后，经过多次蒸馏水、酒精洗涤离心收集沉淀，60°C的烘箱进行真空干燥得到具有丰富氧空位的超细含铈、钼、硼纳米球。第四步：将具有丰富氧空位的超细含铈、钼、硼纳米球配制水溶液，旋涡混合均匀后放入冰箱冷冻24h。第五步：将冷冻后的溶液放入冷冻干燥机中，进行抽真空处理32h，得到最终具有丰富氧空位的超细铈钼基多孔纳米球催化剂。第六步：对所得的具有丰富氧空位的CeMoBO6多孔纳米球催化剂进行NRR性能测试，制备具有丰富氧空位的CeMoBO6多孔纳米球的工作电极，碳棒为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极；以0.1mol/LLiClO4溶液为电解液；以H型玻璃电解槽为电解反应装置；通过电化学工作站来测试对NRR催化活性的稳定性、耐久性及NH3的产率及法拉第效率。实施例二如实施例一所述，不同之处在于第一步中2.46g三氯化铈用4.34g六水合硝酸铈代替；在180°C烘箱中水热20h用220°C烘箱中水热24h代替。实施例三如实施例一所述，不同之处在于第一步中2.46g三氯化铈用4.04g硫酸铈代替；在180°C烘箱中水热20h用200°C烘箱中水热28h代替。实施例四如实施例一所述，不同之处在于第一步中1.76g钼酸铵用2.41g钼酸钠代替；在180°C烘箱中水热20h用200°C烘箱中水热30h代替。实施例五如实施例一所述，不同之处在于第三步中在200°C下水热处理30h用220°C烘箱中水热32h代替。实施例六如实施例一所述，不同之处在于第四步中冰箱冷冻24h用冰箱冷冻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：（1）铈源试剂与钼源试剂在搅拌下完全溶于乙二醇中，溶剂热一定时间后，冷至室温后离心收集沉淀，干燥后得到含铈、钼纳米粉体；（2）将得到含铈、钼纳米粉体放入玛瑙研钵中研磨，得到超细含铈、钼纳米粉体；（3）将得到的超细含铈、钼纳米粉体与含硼试剂配制成水溶液混合均匀后移至聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，水热一段时间后，冷至室温后离心收集沉淀，干燥后得到具有丰富氧空位的超细含铈、钼、硼纳米球；（4）将得到的具有丰富氧空位的超细含铈、钼、硼纳米球配置为溶液，旋涡混合均匀后放入冰箱，冷冻后进行抽真空处理，最终得到具有丰富氧空位的超细铈钼基多孔纳米球。/n

【技术特征摘要】
1.一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：（1）铈源试剂与钼源试剂在搅拌下完全溶于乙二醇中，溶剂热一定时间后，冷至室温后离心收集沉淀，干燥后得到含铈、钼纳米粉体；（2）将得到含铈、钼纳米粉体放入玛瑙研钵中研磨，得到超细含铈、钼纳米粉体；（3）将得到的超细含铈、钼纳米粉体与含硼试剂配制成水溶液混合均匀后移至聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，水热一段时间后，冷至室温后离心收集沉淀，干燥后得到具有丰富氧空位的超细含铈、钼、硼纳米球；（4）将得到的具有丰富氧空位的超细含铈、钼、硼纳米球配置为溶液，旋涡混合均匀后放入冰箱，冷冻后进行抽真空处理，最终得到具有丰富氧空位的超细铈钼基多孔纳米球。


2.根据权利要求1所述的一种富氧空位铈钼基纳米球电化学固氮催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，铈源试剂有氯化铈、九水合硝酸铈、硫酸铈，其中含铈预反应液中的铈的浓度为0.1mmolmL−1～0.6mmolmL−1；钼源试剂有钼酸铵、钼酸钠，其中含钼预反应液中的钼的浓度为0.1mmolmL−1～1.0mmolmL−1；含铈、钼反应液中铈、钼的摩尔比为1～3：1～5。


3.根据权利要求1所述的一种富氧空...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚克，刘亚萍，郭亚莉，康纪龙，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62