一种水解制氢催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种水解制氢催化剂及其制备方法和应用，该催化剂的制备方法包括以下步骤：将钴盐、铁盐、CO(NH2)2、NH4F和水混合后进行水热反应，待反应结束后取出反应产物，洗涤、干燥，得前驱体，然后对前驱体进行煅烧、研磨，制得Co2FeO4水解制氢催化剂。该催化剂具有花状结构和较大的比表面积，可以暴露更多的活性位点，可有效解决现有的催化剂存在的催化活性低的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水解制氢催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种水解制氢催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氢是一种高效的能源载体，因燃烧热量高、零排放等优点而备受关注。目前主要的储氢方式有液化储氢、压缩储氢和氢化物储氢。相较于液态储氢和压缩储氢的经济性和安全性问题，氢化物储氢具有储氢容量高、储氢密度大和安全性高等特点。氢化物储氢是将氢储存于NaBH4、LiBH4、LiAlH4和NH3BH3等氢化物中，在需要时利用化学反应释放氢气，是一种高效便捷的储氢方法。其中NaBH4理论储氢量为10.7wt％，常温下的水解制氢热稳定性较好、产氢速率可控、水解产物无毒且获得的氢纯度高，实际应用前景广泛。因此，基于NaBH4水解的氢发生器已被用于许多制氢领域以及移动和便携式设备。
[0003]在NaBH4水解制氢的应用中，缓慢的放氢速率是制约其发展的重要因素。NaBH4在无催化条件下的放氢速率十分缓慢，其低产氢率被视为大规模使用的关键阻碍，为改善NaBH4的水解制氢性能需要使用高效的催化剂来加快反应速率。因此，开发高活性的催化剂成为催化NaBH4水解制氢的主要研究方向之一。近年来，贵金属和非贵金属催化剂均被广泛用于水解领域。研究发现，贵金属Ru、Rh、Pt和Pd催化剂具有优异的催化性能，但昂贵的成本和自然资源储存量少等缺点限制了贵金属催化剂的大规模使用。因此，加快研发和使用低成本高效率的非贵金属基催化剂逐渐成为主要发展趋势。在众多的非贵金属催化剂中，钴基催化剂因成本低、催化性能良好、化学活性高等优点而在NaBH4水解中被广泛应用。目前已经提出多种方法来设计和改性钴基催化剂，使其具有优异的催化特性：一方面旨在增加活性位点的数量，例如金属负载或掺杂、改善晶体尺寸、提高比表面积，另一方面旨在开发具有各种形态的纳米结构催化剂，例如多孔结构、纳米球和纳米片。虽然具有优异特性的钴基催化剂研制在近几年取得了重要进展，但总体上催化剂的活性仍较低。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种水解制氢催化剂及其制备方法和应用，该水解制氢催化剂可有效解决现有的催化剂存在的催化活性差的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种水解制氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将钴盐、铁盐、CO(NH2)2、NH4F和水混合后进行水热反应，待反应结束后取出反应产物，洗涤、干燥，得前驱体，然后对前驱体进行煅烧，制得Co2FeO4水解制氢催化剂。
[0008]进一步地，钴盐、铁盐、CO(NH2)2和NH4F的摩尔比为1
‑
4:1
‑
2:1
‑
2:4
‑
8。
[0009]进一步地，钴盐包括Co(NO3)2·
6H2O、CoSO4·
7H2O、CoCl2·
6H2O和Co(CH3COO)2)；铁盐包括FeSO4·
7H2O和FeCl2·
4H2O。
[0010]进一步地，水热反应温度为100
‑
130℃，反应时间为5
‑
7h。
[0011]进一步地，对水热反应产物依次用去离子水和乙醇洗涤3
‑
5次，然后于50
‑
70℃条件下真空干燥5
‑
7h。
[0012]进一步地，将前驱体置于250
‑
350℃的条件下煅烧1
‑
3h。
[0013]一种水解制氢催化剂，采用上述的方法制得。
[0014]上述水解制氢催化剂在催化NaBH4水解制氢中的应用。
[0015]进一步地，Co2FeO4水解制氢催化剂的用量占NaBH4用量的9
‑
12wt％。
[0016]本专利技术所产生的有益效果为：
[0017]1、本申请中的催化剂采用水热法和煅烧处理制得，该催化剂具有制备方法简单，流程便捷易于操作、成本低、无污染等优点；煅烧过程可改变催化剂的结晶性能，增加催化剂的水解性，进而提高催化剂的催化活性，提高催化效果。
[0018]2、本申请中的催化剂成花状结构，花瓣状的薄片具有更大的比表面积，暴露出更多的活性位点，从而提高水解制氢过程中的催化活性，提高放氢速率。
附图说明
[0019]图1为Co2FeO4催化剂的XRD图；
[0020]图2为Co2FeO4催化剂的SEM图；
[0021]图3为Co2FeO4催化剂的EDS图；
[0022]图4为Co2FeO4催化剂的SEM mapping图；
[0023]图5为Co2FeO4催化剂的放氢速率图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0025]实施例1
[0026]一种水解制氢催化剂，其制备方法包括以下步骤：
[0027](1)分别称取1mmol Co(NO3)2·
6H2O，0.5mmol FeSO4·
7H2O，0.5mmol CO(NH2)2和2mmol NH4F置于50mL的反应釜内衬中，再用量筒量取18mL去离子水倒入反应釜内衬；
[0028](2)将装有原料和去离子水的反应釜内衬置于磁力搅拌器中央，用塑料镊子夹取去离子水清洗干净的磁性搅拌子放入反应釜内衬中，设置磁力搅拌器的转速为300rpm并搅拌4min，待原料完全溶于水后取出磁性搅拌子，盖好反应釜内衬；
[0029](3)将盖好的反应釜内衬放入外衬内并拧紧反应釜外衬盖，置于鼓风干燥箱内进行水热反应，水热反应温度为120℃，时间为6h；水热反应结束后，待反应釜随炉冷却至室温，打开反应釜内衬，取出水热反应后的产物装入离心管，分别用去离子水和无水乙醇对反应产物进行3次离心洗涤，离心洗涤时设置离心机转速为8000rpm，离心时间2min，离心洗涤结束后将装有洗涤产物的离心管放入洁净的培养皿中，并置于60℃下的真空干燥箱内干燥6h，制得前驱体；
[0030](4)提前预热管式炉到300℃，将真空干燥后的前驱体从离心管中取出放入研钵中充分研磨，均匀放入坩埚内并盖上坩埚盖，接着将坩埚置于300℃的管式炉正中央进行2h煅烧处理，然后随炉冷却到室温，最后取出坩埚内的黑色粉末并放入研钵进行适当研磨即可得到目标产物。
[0031]实施例2
[0032]一种水解制氢催化剂，其制备方法包括以下步骤：
[0033](1)分别称取2mmol Co(NO3)2·
6H2O，1mmol FeSO4·
7H2O，1mmol CO(NH2)2和2mmol NH4F置于50mL的反应釜内衬中，再用量筒量取18mL去离子水倒入反应釜内衬；
[0034](2)将装有原料和去离子水的反应釜内衬置于磁力搅拌器中央，用塑料镊子夹取去离子水清洗干净的磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水解制氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将钴盐、铁盐、CO(NH2)2、NH4F和水混合后进行水热反应，待反应结束后取出反应产物，洗涤、干燥，得前驱体，然后对前驱体进行煅烧、研磨，制得Co2FeO4水解制氢催化剂。2.如权利要求1所述的水解制氢催化剂的制备方法，其特征在于，钴盐、铁盐、CO(NH2)2和NH4F的摩尔比为1
‑
4:1
‑
2:1
‑
2:4
‑
8。3.如权利要求1所述的水解制氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述钴盐包括Co(NO3)2·
6H2O、CoSO4·
7H2O、CoCl2·
6H2O和Co(CH3COO)2)；所述铁盐包括FeSO4·
7H2O和FeCl2·
4H2O。4.如权利要求1所述的水解制氢催化剂的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小炼，吴裕程，杨茂，刘永辉，赵国栋，吴龙祥，冯威，卢超，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：发明
国别省市：