本发明专利技术公开了一种高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂、制备方法及其应用，属于高分子负载纳米催化剂技术领域，其特征在于：所述催化剂是由以下原料和方法制备而得：将聚乙烯吡咯烷酮与氯化钯、硫酸镍混合反应形成PVP-Pd-Ni金属配合物，将PVP-Pd-Ni金属配合物还原得到溶液a；将丙烯酰胺、丙烯酰胺交联剂、水和引发剂混合，得到混合物溶液b；将溶液a和溶液b混合、反应，制得高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂。本发明专利技术的催化剂在催化硼氢化钠水解制氢反应中具有突出的效果，且可以多次重复使用，催化效果依然良好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种高分子复合材料，具体是指ー种高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂、制备方法及其在催化硼氢化钠水解制氢反应中的应用。
技术介绍
由于传统石油和煤炭能源的局限性及其对环境带来的污染，近年来，洁净的氢能源已经成为人们关注的新能源开发的焦点。高纯度的氢气制造关键技术之ー是能从固相或液相高速高效、可控地释放，能大規模エ业化。硼氢化钠是重要的化学储氢材料之一，储氢量高、稳定性好、对环境友好、运输方 便、产氢纯度高。用硼氢化钠(NaBH4)水解制备氢气是ー种有较大实用意义的便携式氢气发生技木。但是，在没有催化剂的情况下，硼氢化钠与水反应的动力学性能较差，反应速度很慢，产率低，而在催化剂的作用下，反应速度大大加快，高纯度的氢气可从硼氢化钠溶液中实现可控释放。因此采用高效的催化剂是此水解反应的ー种有效途径。中国专利201010134982. 5报道了用多孔碳材料作为载体的Ru/C催化剂，这种催化剂表面积大，活性高，寿命长，但是Ru金属贮量有限，价格昂贵，因此，研究价格较低、性能优异的硼氢化钠水解催化剂十分必要。近年来，世界上许多研究机构和公司都开展了对这ー技术的研发工作。中国专利201010527837. 3报道了以氧化硅为载体的Ni和Ni-B纳米粒子催化剂，这种催化剂制备容易，稳定性能好。但是，相比这种以硅石等无机材料负载的金属催化剂，以高分子作为载体的催化剂具有独特的优势(I)高分子材料容易加工成各种形状，例如拉成薄膜，可以较为容易地制成催化反应膜器件；(2)高分子配体不仅能直接固定金属，控制催化性能，其合理的结构还可表现出相应的小分子配体不能催化的“高分子效应” ；(3)高分子化合物可以保护金属，形成稳定的纳米团簇提高比表面积；(4)选择含有一定官能团的高分子材料作为载体，可适合反应体系的溶剂极性或者亲水或疏水性要求；利用高分子载体的空间立体效应，可实现定位选择合成或立体选择及分离。高分子负载非均相催化剂的后处理较简单在反应完成后可方便地借助固液分离方法将高分子催化剂与反应体系中其他组分分离、再生和重复使用，降低成本，減少环境污染。
技术实现思路
为了克服目前负载型的金属纳米催化剂的不足，本专利技术第一方面目的是提供ー种原料易得、合成方法简单、催化效率高、反应操作简单、可以重复多次使用的高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂，它适合催化硼氢化钠水解制氢反应。本专利技术是通过以下所述的技术方案来实现的 ー种高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂，采用以下原料和方法制备的将聚こ烯吡咯烷酮(PVP)与氯化钯、硫酸镍反应形成PVP-Pd-Ni金属配合物；将PVP-钯-镍金属配合物还原得到溶液a ;将丙烯酰胺(AM)、AM的交联剂、水和引发剂充分混合，得到混合物溶液b ；将从溶液a和溶液b混合后反应，制备高分子负载Pd-Ni-B纳米催化剂。本专利技术中 PVP是指聚こ烯吡咯烷酮，AM为丙烯酰胺，PAM是指聚丙烯酰胺。本专利技术所用PVP聚合度原则上并无限制，但选择K-30级别的PVP时效果更佳，当然，也可以采用其他级别的PVP实施，实现本专利技术之目的。本专利技术所用Pd和Ni的相对含量，可以通过添加的PdCl2和NiSO4量的变化来调节。本说明书中给出了 Pd:Ni的摩尔比从1:5变化到1:40，均得到良好的催化效果。但是，仅用来说明本专利技术的技术方案，本专利技术完全可以在其他比例情况下制备。本专利技术第二方面目的是提供ー种高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤 I、PVP溶液的制备称取聚こ烯吡咯烷酮(PVP)于烧杯中，加入蒸馏水使其溶解，再加入事先配制好的PdCl2-HCl溶液和NiSO4溶液，并在搅拌条件下用慢慢滴加NaBH4溶液，反应完全。2、丙烯酰胺溶液的制备取丙烯酰胺，加入交联剂、引发剂和蒸馏水做溶剂，小心搅拌，静置使固体溶解。3、混合迅速将步骤I和步骤2制得的两种溶液在烧杯中混合，把混合溶液搅拌反应，交联完成后，得到灰黒色透明固体凝胶即为高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂。把得到的灰黒色透明固体凝胶切碎，并在水里浸泡，洗去固体中残留的未反应物质，重复洗涤左右，把小碎片放在烘箱内烘干待用。所述的制备方法中 所述的交联剂为N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺，引发剂为过硫酸钾。本专利技术的第三方面目的是提供所述高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂在催化硼氢化钠水解制氢反应中的应用，具体的催化反应中应用的方法如下将Pd-Ni-B催化剂和NaBH4放入三ロ瓶中，放在恒温水浴里，用塞子塞住瓶ロ，检查气密性，迅速向三ロ瓶里加入蒸馏水，待有连续气泡冒出吋，计时，收集产生的氢气。涉及的催化反应方程式如下NaBH4 + 2HaQ.... ...C^^St. ..HH2 + NaBO2。本专利技术的有益效果如下 (I)本专利技术制备的高分子负载Pd-Ni-B纳米催化剂为聚丙烯酰胺水凝胶网络负载Pd-Ni-B纳米催化剂，其中，用于负载Pd-Ni-B金属纳米粒子的水凝胶交联聚丙烯酰胺化学结构式如式I所示，上述采用聚丙烯酰胺水凝胶网络负载的Pd/Ni合金纳米催化剂，可多次重复回收使用，经实验证明可至少重复使用9次以上。且催化剂从反应体系中易分离而且在空气中稳定。权利要求1.ー种高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂，其特征在于所述催化剂是由以下原料和方法制备而得将聚こ烯吡咯烷酮与氯化钯、硫酸镍混合反应形成PVP-Pd-Ni金属配合物，将PVP-Pd-Ni金属配合物还原得到溶液a ;将丙烯酰胺、丙烯酰胺交联剂、水和引发剂混合，得到混合物溶液b ;将溶液a和溶液b混合、反应，制得高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂。2.ー种高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)、PVP溶液的制备称取聚こ烯吡咯烷酮于烧杯中，加入蒸馏水使其溶解，再加入PdCl2-HCl溶液和NiSO4溶液，并在搅拌条件下慢慢滴加NaBH4溶液，反应完全； (2)、丙烯酰胺溶液的制备取丙烯酰胺，加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂、过硫酸钾作为引发剂和蒸馏水做溶剂，搅拌，使固体溶解； (3)、混合将步骤I和步骤2制得的两种溶液在烧杯中混合、搅拌反应，交联完成后，得到灰黒色透明固体凝胶，即得高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂。3.根据权利要求2所述的ー种P高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂的制备方法，其特征在于所述PVP的聚合度为K-30级别。4.根据权利要求2所述的ー种高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂的制备方法，其特征在于步骤I中所述的Pd:Ni的摩尔比为1:5 1:40。5.根据权利要求2所述的ー种高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂的制备方法，其特征在于步骤I中所述的PchNi的摩尔比为1:10。6.根据权利要求2所述的ー种Pd-Ni-B纳米催化剂的制备方法，其特征在于步骤I中所述的Pd与Ni的摩尔比为1:17.5。7.根据权利要求2所述的ー种Pd-Ni-B纳米催化剂的制备方法，其特征在于步骤I中所述的Pd:Ni的摩尔比为1:20。8.根据权利要求2所述的ー种高分子负载的Pd-Ni-B纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)、PVP溶液的制备 称取2. 5g聚こ烯吡咯烷酮于烧杯中，加入本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高分子负载的Pd？Ni？B纳米催化剂，其特征在于：所述催化剂是由以下原料和方法制备而得：将聚乙烯吡咯烷酮与氯化钯、硫酸镍混合反应形成PVP？Pd？Ni金属配合物，将PVP？Pd？Ni金属配合物还原得到溶液a；将丙烯酰胺、丙烯酰胺交联剂、水和引发剂混合，得到混合物溶液b；将溶液a和溶液b混合、反应，制得高分子负载的Pd？Ni？B纳米催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董坚，刘文瑜，钟傅亚峰，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：
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