一种铜镍氧化物复合物纳米线薄膜的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于催化材料技术领域，具体涉及一种铜镍氧化物复合物纳米线薄膜的制备方法及其制备的铜镍氧化物复合物纳米线薄膜在催化氨硼烷产氢上的应用，制备步骤包括采用水热反应的方法在均相沉淀剂尿素存在的条件下生成前驱物负载到发泡镍上，再在惰性气体中煅烧生成合成铜镍氧化物复合物纳米线薄膜。此过程有效实现了原料中设定镍铜配比，整个制备过程操作简单，环境友好，实验重现性非常好，成本低、易于工业化生产，采用该方法制备的铜镍氧化物复合物纳米线薄膜在氨硼烷醇解反应中具有很高的催化活性。高的催化活性。高的催化活性。

【技术实现步骤摘要】
一种铜镍氧化物复合物纳米线薄膜的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于催化材料
，具体涉及一种铜镍氧化物复合物纳米线薄膜的制备方法及其制备的铜镍氧化物复合物纳米线薄膜在催化氨硼烷产氢上的应用。

技术介绍

[0002]氨硼烷(ammoniaborane)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，当合适的催化剂存在时，氨硼烷可以通过醇解稳定释放氢气。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，极大地提高催化剂的活性，使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氨硼烷催化反应。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。但是，以上材料成本相对较高，制备过程较为复杂，难以大规模生产，目前，暂未发现铜镍氧化物可用于氨硼烷催化醇解产氢的报道。

技术实现思路

[0003]本专利技术所解决的第一个技术问题是提供一种铜镍氧化物复合物纳米线薄膜的制备方法，该方法可有效实现原料中镍铜配比的调配，制备过程操作简单，环境友好，实验重现性非常好，成本低、易于工业化生产，可规模化生产铜镍氧化物复合物纳米线薄膜。
[0004]本专利技术所解决的第二个技术问题是提供由上述方法制备的铜镍氧化物复合物纳米线薄膜，该薄膜由直径约为20nm的纳米线组成。
[0005]本专利技术所解决的第三个技术问题是提供由上述方法制备的铜镍氧化物复合物纳米线薄膜在催化氨硼烷产氢上的应用，通过该方法制备的铜镍氧化物复合物纳米线薄膜在氨硼烷催化产氢上表现出很高的性能，有望实现工业化制备催化产氢的催化剂。
[0006]本专利技术将通过以下技术方案解决上述问题：一种铜镍氧化物复合物纳米线薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将可溶于水的二价铜盐、二价镍盐溶于水中，配置成二价铜盐浓度为0.075
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0.3mol/L，二价镍盐浓度为0.05
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0.2mol/L的混合盐溶液A；(2)将尿素加入水中搅拌溶解，配制成尿素浓度为0.25
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2.5 mol/L 的溶液B；(3)将十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）搅拌溶于水形成质量分数为0.05
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1%溶液C；(4) 取体积比为1：（0.5
‑
4）：（0.5
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8）的溶液A、溶液B、溶液C，先将溶液A和B混合，然后将溶液C加入混合溶液中，搅拌10～30min；(5)将洗干净的发泡镍卷起来贴在聚四氟乙烯反应釜内壁，再将上一步配置的混合溶液转移至反应釜，120～180℃反应2～10h；(6) 收集反应后的发泡镍，使用乙醇和水反复冲洗后放入管式炉中在惰性气体氛围中350～500℃煅烧1～6h，得到铜镍氧化物复合物纳米线薄膜。
[0007]进一步的，所述二价铜盐、二价镍盐的摩尔比优选为3：2，此时的铜镍氧化物复合
物纳米线薄膜可以获得更高的氨硼烷醇解催化活性。
[0008]一种铜镍氧化物复合物纳米线薄膜的应用，催化氨硼烷醇解反应的步骤为：裁剪上述方法制备的铜镍氧化物复合物纳米线薄膜，放入含氨硼烷和氢氧化钠的甲醇溶液中。举例一种具体的使用方式：裁剪一块采用上述方法制备长为5厘米、宽为3厘米的铜镍氧化物复合物纳米线薄膜作为氨硼烷醇解制氢催化剂，放入含3 mmol氨硼烷和10 mmol氢氧化钠的甲醇溶液中做催化剂，1分钟可以产生20～130 mL氢气。
[0009]本专利技术的有益效果如下：（1）本专利技术采用水热合成法，首先将原料按一定比例混合，尿素作为均相沉淀剂在高温时产生氢氧根离子和金属盐发生沉淀反应，生成负载于发泡镍基材上的氢氧化镍
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氢氧化铜前驱物，再在惰性气体中经煅烧使得前驱物脱水生成铜镍氧化物复合物纳米线薄膜，该薄膜由直径约为20纳米的纳米线组成。此过程有效实现了原料中镍铜配比的调配，整个制备过程操作简单，环境友好，实验重现性非常好，成本低、易于工业化生产，可规模化生产铜镍氧化物复合物纳米线薄膜。其中尿素、CTAB、发泡镍的组合使用对合成样品的形貌起到重要的作用，合成过程中没有同时使用尿素、CTAB、发泡镍，就无法得到纳米线薄膜。
[0010]（2）本专利技术制备的铜镍氧化物复合物纳米材料，在催化氨硼烷醇解产氢方面表现出很高的性能，有望实现工业化制备催化产氢的催化剂。
附图说明
[0011]图1：实施例1所得样品的XRD谱图。
[0012]图2：实施例1所得样品的SEM照片。
[0013]图3：对比例1所得样品的SEM照片。
[0014]图4：对比例2所得样品的SEM照片。
具体实施方式
[0015]下面结合具体实施方式以及附图，对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不限于此。本专利技术中所涉及的试剂及仪器，如无特殊说明均可从普通商业途径获得。
[0016]实施例1：将3 mmol的硫酸铜、2 mmol的硫酸镍溶于20 mL水中，配置成混合盐溶液A；将20 mmol尿素加入20 mL水中搅拌溶解，形成B溶液；将1克十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）搅拌溶于40 mL水形成C溶液；先将A和B溶液混合，然后将C溶液加入混合溶液中，搅拌10 min；将清洗干净的发泡镍卷起来贴在聚四氟乙烯反应釜内壁，再将上一步配置的混合溶液转移至100 mL反应釜，160℃反应6 h；收集反应后的发泡镍，用水和乙醇反复冲洗，然后放入管式炉中在氮气氛围中400℃煅烧3 h。采用上述方法制备的铜镍氧化物复合物纳米线薄膜作为氨硼烷醇解制氢催化剂，裁剪一块长为5厘米、宽为3厘米的发泡镍放入含3 mmol氨硼烷和10 mmol氢氧化钠的甲醇溶液中做催化剂，1分钟可以产生130 mL氢气。
[0017]图1为实施例1所得样品的XRD图谱，从图1中可以得知，采用实施例1的方法，可以将CuO
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NiO复合物很好地负载并分散在Ni基体中；图2为实施例1的SEM扫描电镜图，从图2中可得知，采用实施例1的方法可以制备出直径约为20纳米的纳米线材料。
[0018]实施例2：尿素用量降为10mmol
将3 mmol的硫酸铜、2 mmol的硫酸镍溶于20 mL水中，配置成混合盐溶液A；将10 mmol尿素加入20 mL水中搅拌溶解，形成B溶液；将1克十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）搅拌溶于40 mL水形成C溶液；先将A和B溶液混合，然后将C溶液加入混合溶液中，搅拌10 min；将清洗干净的发泡镍卷起来贴在聚四氟乙烯反应釜内壁，再将上一步配置的混合溶液转移至100 mL反应釜，160℃反应6 h；收集反应后的发泡镍，用水和乙醇反复冲洗，然后放入管式炉中在氮气氛围中400℃煅烧3 h。采用上述方法制备的铜镍氧化物复合物纳米线薄膜作为氨硼烷醇解制氢催化剂，裁剪一块长为5厘米、宽为3厘米的发泡镍放入含3 mmol氨硼烷和10 mmol氢氧化钠的甲醇溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜镍氧化物复合物纳米线薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将可溶于水的二价铜盐、二价镍盐溶于水中，配置成二价铜盐浓度为0.075
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0.3mol/L、二价镍盐浓度为0.05
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0.2mol/L的混合盐溶液A；(2)将尿素加入水中搅拌溶解，配制成尿素浓度为0.25
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2.5 mol/L 的溶液B；(3)将十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）搅拌溶于水形成质量分数为0.05
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1%溶液C；(4)取体积比为1：（0.5
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4）：（0.5
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8）的溶液A、溶液B、溶液C，先将溶液A和B混合，然后将溶液C加入混合溶液中，搅拌10～30min；(5)将洗干净的发泡镍卷起来贴在聚四氟乙烯反应釜内壁，再将上一步配置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩，胡浩涛，李源钟，邱静纯，张力旋，
申请(专利权)人：惠州学院，
类型：发明
国别省市：