氨基功能化的h-BN负载型AuPd纳米催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于甲酸脱氢反应的催化剂领域，具体公开了一种氨基功能化的h

【技术实现步骤摘要】
氨基功能化的h
‑
BN负载型AuPd纳米催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及甲酸脱氢反应的催化剂领域，特别是一种氨基功能化的h
‑
BN负载型AuPd纳米催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，能源的使用日益增多，但是化石燃料属于不可再生能源，不断减少带来的能源危机及其燃烧产物带来的环境问题给社会发展带来了严峻的考验。寻找新型能源来替代传统化石能源迫在眉睫。氢能由于燃烧热值高产物是水无污染而被认为是世界上清洁能源之一，氢能及燃料电池产业也在全球掀起商业化热潮，并将拥有广阔的应用前景。甲酸(HCOOH，FA)是一种安全，便捷的H2载体，因为它的H2体积密度高(53g L
‑1)，易于充电并且在正常条件下具有出色的稳定性，被认为是一种具有巨大应用前景的化学储氢材料。储存在FA中的H2可以通过脱氢途径(HCOOH
→
H2+CO2)在适当的催化剂上释放出来，也可能通过脱水反应生成水和一氧化碳(HCOOH
→
H2O+CO)。其中甲酸脱氢反应是人们期望的路径，同时，应避免发生脱水反应，因为脱水反应产生的CO是燃料电池中催化剂的有害成分，所以必须严格控制甲酸脱水反应的发生，反应途径的发生很大程度上取决于催化剂。
[0003]目前，用于甲酸脱氢反应的催化剂主要有均相催化剂和异相催化剂，其中异相催化剂由于其具有容易控制、便于回收等优点被广泛研究。研究发现，在甲酸脱氢反应中，Pd、Au是甲酸脱氢的有效元素，并且形成的AuPd合金由于Au与Pd之间的协同作用，催化性能表现出明显增强。
[0004]具有超细尺寸的纳米颗粒(NP)通常由于它们的高表面自由能而出现严重的团聚，导致反应活性位点的降低，很大程度上抑制了催化剂活性。研究发现，采用载体可以有效避免NP的团聚，并且由于金属NP与载体间相互作用可以提高负载型纳米颗粒的催化活性。在众多载体材料中，六方氮化硼(h
‑
BN)具有良好的热稳定性、化学稳定性、机械强度，而且具有高的表面积和氮硼极性键能够从水溶液中吸附多种物质，但是未经修饰的h
‑
BN属于疏水性物质，柠檬酸有助于改善物质亲水性，于是采用柠檬酸对h
‑
BN进行修饰。修饰过后的h
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BN通过功能化基团与金属纳米催化剂的相互作用，可以进一步提高h
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BN的水溶性和金属纳米催化剂的分散性，同时改善其电子结构，从而提高功能化h
‑
BN基复合物的催化性能。
[0005]因此，非常需要探索一种简便的策略来制备氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂，以实现超细尺寸和优异的分散性，将其作为甲酸脱氢的高性能催化剂。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂及其制备方法和应用。
[0007]为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
[0008]本专利技术的第一个目的是要提供一种氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂的
制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、使用柠檬酸对六方氮化硼h
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BN进行修饰，制得柠檬酸改性的氮化硼纳米片ca
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BNNS；
[0010]S2、对柠檬酸改性的氮化硼纳米片ca
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BNNS进行氨基功能化，制得氨基功能化的氮化硼纳米片ca
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BNNS
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A溶液；
[0011]S3、将AuPd合金纳米颗粒负载在ca
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BNNS
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A载体上，制得氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂AuPd/ca
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BNNS
‑
A。
[0012]作为本专利技术进一步技术方案，所述S1具体步骤为：
[0013]S11、将3.33g柠檬酸与50mg六方氮化硼h
‑
BN均匀研磨，在N2氛围下以2℃/min的速度加热至170℃，保温8h后随炉冷却至室温；
[0014]S12、得到的产物用乙醇和去离子水清洗若干次以后在40℃条件下真空干燥，得到黄褐色的氨基功能化的氮化硼纳米片ca
‑
BNNS。
[0015]作为本专利技术进一步技术方案，所述S2具体步骤为：
[0016]S21、将0.4mL的3
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氨丙基三乙氧基硅烷APTES加入到10mL去离子水中，制得3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷APTES的水溶液；
[0017]S22、将3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷APTES的水溶液和15.0mg氨基功能化的氮化硼纳米片ca
‑
BNNS混合，超声40min，得到氨基功能化的氮化硼纳米片ca
‑
BNNS
‑
A溶液。
[0018]作为本专利技术进一步技术方案，所述S3具体步骤为：
[0019]S31、将摩尔比为1:2的PdCl2和NaCl溶解于蒸馏水中，搅拌均匀得到棕黄色的浓度为0.025M的Na2PdCl4水溶液；
[0020]S32、取0.07mmol的Na2PdCl4水溶液和0.03mmol的HAuCl4·
4H2O加入到ca
‑
BNNS
‑
A溶液中，室温下搅拌3h，得到混合溶液A；
[0021]S33、在室温下，将40mg NaBH4作为还原剂加入到混合溶液A中，继续搅拌还原10
‑
30min，得到混合溶液B；
[0022]S34、在室温下，将上述混合溶液B在空气中磁力搅拌还原，待没有气泡时，8000
‑
12000rpm离心3
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10min，水洗多次，得到氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂AuPd/ca
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BNNS
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A。
[0023]本专利技术的第二个目的是要提供一种采用上述氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂的制备方法制得的氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂AuPd/ca
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BNNS
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A。
[0024]作为本专利技术进一步技术方案，所述氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂AuPd/ca
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BNNS
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A的颗粒尺寸为2.0nm。
[0025]本专利技术的第三个目的是要提供一种氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂的应用，所述氨基功能化的h
‑
BN负载型AuPd纳米催化剂AuPd/ca本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用柠檬酸对六方氮化硼h
‑
BN进行修饰，制得柠檬酸改性的氮化硼纳米片ca
‑
BNNS；S2、对柠檬酸改性的氮化硼纳米片ca
‑
BNNS进行氨基功能化，制得氨基功能化的氮化硼纳米片ca
‑
BNNS
‑
A溶液；S3、将AuPd合金纳米颗粒负载在ca
‑
BNNS
‑
A载体上，制得氨基功能化的h
‑
BN负载型AuPd纳米催化剂AuPd/ca
‑
BNNS
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A。2.根据权利要求1所述的氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述S1具体步骤为：S11、将3.33g柠檬酸与50mg六方氮化硼h
‑
BN均匀研磨，在N2氛围下以2℃/min的速度加热至170℃，保温8h后随炉冷却至室温；S12、得到的产物用乙醇和去离子水清洗若干次以后在40℃条件下真空干燥，得到黄褐色的氨基功能化的氮化硼纳米片ca
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BNNS。3.根据权利要求1所述的氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述S2具体步骤为：S21、将0.4mL的3
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氨丙基三乙氧基硅烷APTES加入到10mL去离子水中，制得3
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氨丙基三乙氧基硅烷APTES的水溶液；S22、将3
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氨丙基三乙氧基硅烷APTES的水溶液和15.0mg氨基功能化的氮化硼纳米片ca
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BNNS混合，超声40min，得到氨基功能化的氮化硼纳米片ca
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BNNS
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A溶液。4.根据权利要求1所述的氨基功能化的h
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BN负载型AuPd纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述S3具体步骤为：S31、将摩尔比为1:2的PdCl2和NaCl溶解于蒸馏水中，搅拌均匀得到棕黄色的浓度为0.025M的Na2PdCl4水溶液；S32、取0.07mmol的Na2PdCl4水溶液和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王虹力，王泽龙，王男，曲进，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：