一种纳米多孔钯催化剂催化氨硼烷水解放氢的方法技术

本发明专利技术属于能源与非均相催化技术领域，一种纳米多孔钯催化剂催化氨硼烷水解放氢的方法。以氨硼烷为氢源、纳米多孔钯为催化剂、H

【技术实现步骤摘要】
一种纳米多孔钯催化剂催化氨硼烷水解放氢的方法
本专利技术属于能源与非均相催化
，涉及到非均相催化氨硼烷放氢，特别涉及到一种纳米多孔钯催化剂催化氨硼烷水解放氢的方法。
技术介绍
氢能是21世纪有望解决化石能源危机和缓解环境污染问题的绿色能源，它具有以下优点：氢元素来源广泛、热值高、燃烧产物仅为水。氨硼烷因其储氢容量高(19.6wt％)、无毒、在水溶液中能够稳定存在等特点被认为时一种有前景的储氢材料。氨硼烷放氢的方式主要有热解、醇解和水解，热解所需要的温度高，易产生杂质气体，醇解成本比较高。与之相比，在合适催化剂存在的条件下，水解反应室温就能进行，因此寻找一种合适的催化剂成为研究的热点。传统由氨硼烷水解制备氢气的方法主要分为两大类，一是由Ru、Rh、Ir以及其它过渡金属与配体结合的均相催化剂，但大多数催化剂需要加入四氢呋喃、苯、乙醇、等有机溶剂，这是由于目前大多数金属配合物的水溶性较差，加入有机溶剂可以提高催化剂的溶解度。并且均相催化剂存在分离回收困难、不可重复使用等缺点。[J.Am.Chem.Soc.2011,133,14212–14215]；二是研究较多的非均相催化剂，此类催化剂大多数为负载型金属纳米粒子，但负载在金属氧化物上的非均相催化剂，经多次回收利用后，会发生因金属纳米粒子的凝聚而失活现象[LINDLARH.Helv.Chim.Acta.1952,35,446-450；BRUNETJ-J,GALLOISP,CAUBEREP.J.Org.Chem.1980,45,1937–1945.]。纳米多孔钯材料，是一类新型纳米结构催化剂，其由纳米尺度的细孔和韧带构成，与大多数金属相比具有极大的比表面积、优良的导电导热和无毒性能，可表现出与块状金属完全不同的物理化学性质，在催化研究领域已受到广泛关注。纳米多孔钯催化剂(PdNPore)具有催化活性高、稳定、回收利用方便等优点[TANAKAS,KANEKOT,ASAON,YAMAMOTOY,CHENM-W,ZHANGW,INOUEA.Chem.Commun.,2011,47,5985-5987；KANEKOT,TANAKAS,ASAON,YAMAMOTOY,etal.Adv.Synth.Catal.,2011,353,2927–2932.]。
技术实现思路
本专利技术提供了一种纳米多孔钯催化氨硼烷水解放氢的方法，该方法反应条件非常温和，成本较低，能在室温下催化氨硼烷完全水解释放出3当量的氢气，且无毒副产物生成。所选用催化剂具有活性高、稳定性好等优点，重复利用多次仍未见催化活性明显降低。在25～45℃温度条件下，加入5.36mg(PdNPore)，再将浓度为0.05～0.4mol/L的氨硼烷溶液注入反应体系中，催化体系立即放出气体，且在2～60min内完全释放出3当量氢气。其中，所采用的催化剂为(PdNPore)，孔骨架大小为1nm～50nm之间，其中氨硼烷与(PdNPore)的摩尔比为1：0.01～1：0.05。溶剂为乙醚、乙腈、二甲基亚砜、环己烷、正己烷、四氢呋喃、甲苯、乙醇、异丙醇、三氯甲烷、二氯甲烷、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、水中的一种或两种以上混合。本专利技术的有益效果是纳米多孔钯催化剂制备成本较低，合金中Pd含量的越小，制备的催化剂比表面积越大，催化速率越快。且制备出来的催化剂稳定性非常好，重复使用多次后无Pd粒子的流失，能在室温下催化氨硼烷完全水解释放出3当量的氢气。重复使用多次催化效果没有明显降低，为其实现工业化提供可能。附图说明图1是实施例1，2，3中不同孔径大小的纳米多孔Pd催化剂催化氨硼烷水解速率图。图2是实施例6，7中Pd(10)催化剂催化不同浓度的氨硼烷水解速率图。图3是实施例8中Pd(10)催化剂在不同温度下催化氨硼烷水解速率图。图4是实施例9中Pd(10)催化剂催化氨硼烷水解循环实验图。图5是实施例10中纳米粒子Pd/SiO2催化剂催化氨硼烷水解循环实验图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。在本领域内的技术人员对本专利技术所做的简单替换或改进均属于本专利技术所保护的技术方案之内。实施例1：Pd(20)催化氨硼烷水解放氢的方法向加有Pd(20)NPore(5.36mg,5mol％)催化剂的去离子水(4mL)溶剂中，注射溶解在1mL去离子水中的氨硼烷(31mg,1mmol)溶液，置于磁力搅拌器上25℃下反应，同时记录放氢气体积和时间，直至无气体放出。实施例2：Pd(15)催化氨硼烷水解放氢的方法向加有Pd(15)NPore(5.36mg,5mol％)催化剂的去离子水(4mL)溶剂中，注射溶解在1mL去离子水中的氨硼烷(31mg,1mmol)溶液，置于磁力搅拌器上25℃下反应，同时记录放氢气体积和时间，直至无气体放出。实施例3：Pd(10)催化氨硼烷水解放氢的方法向加有Pd(10)NPore(5.36mg,5mol％)催化剂的去离子水(4mL)溶剂中，注射溶解在1mL去离子水中的氨硼烷(31mg,1mmol)溶液，置于磁力搅拌器上25℃下反应，同时记录放氢气体积和时间，直至无气体放出。实施例4：Pd(10)催化氨硼烷水解放氢的方法向加有Pd(10)NPore(3.26mg,3mol％)催化剂的去离子水(4mL)溶剂中，注射溶解在1mL去离子水中的氨硼烷(31mg,1mmol)溶液，置于磁力搅拌器上25℃下反应，同时记录放氢气体积和时间，直至无气体放出。实施例5：Pd(10)催化氨硼烷水解放氢的方法向加有Pd(10)NPore(1.07mg,1mol％)催化剂的去离子水(4mL)溶剂中，注射溶解在1mL去离子水中的氨硼烷(31mg,1mmol)溶液，置于磁力搅拌器上25℃下反应，同时记录放氢气体积和时间，直至无气体放出。实施例6：Pd(10)催化氨硼烷水解放氢的方法向加有Pd(10)NPore(5.36mg,5mol％)催化剂的去离子水(4mL)溶剂中，注射溶解在1mL去离子水中的氨硼烷(16.5mg,0.5mmol)溶液，置于磁力搅拌器上25℃下反应，同时记录放氢气体积和时间，直至无气体放出。实施例7：Pd(10)催化氨硼烷水解放氢的方法向加有Pd(10)NPore(5.36mg,5mol％)催化剂的去离子水(4mL)溶剂中，注射溶解在1mL去离子水中的氨硼烷(62mg,2mmol)溶液，置于磁力搅拌器上25℃下反应，同时记录放氢气体积和时间，直至无气体放出。实施例8：45℃下Pd(10)催化氨硼烷水解放氢的方法向加有Pd(10)NPore(5.36mg,5mol％)催化剂的去离子水(4mL)溶剂中，注射溶解在1mL去离子水中的氨硼烷(31mg,1mmol)溶液，置于磁力搅拌器上45℃下反应，同时记录放氢气体积和时间，直至无气体放出。实施例9：25℃下Pd(10)催化氨硼烷水解循环实验方法向加有Pd(10)NPo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米多孔钯催化剂催化氨硼烷水解放氢的方法，其特征在于，以氨硼烷为氢源，纳米多孔钯为催化剂，H

【技术特征摘要】
1.一种纳米多孔钯催化剂催化氨硼烷水解放氢的方法，其特征在于，以氨硼烷为氢源，纳米多孔钯为催化剂，H2O为溶剂制取氢气；
在空气中，反应温度为25℃～45℃，反应时间为2min～60min，其中，氨硼烷在溶剂中的摩尔浓度为0.05～0.4mol/L，氨硼烷与催化剂的摩尔比为1：0.01～1：0.1。

【专利技术属性】
技术研发人员：冯秀娟，肖涛，包明，王继虓，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21