一種高比表面Co?B合金納米片及其制備方法與應用與流程
本發明涉及硼氫化物水解的催化劑制備領域，具體涉及一種高比表面co-b合金納米片及其制備方法與應用。
背景技術：
能源是國民經濟的命脈，隨著全球性常規能源資源的日益枯竭以及大量利用化石能源帶來的一系列環境問題，人類必須尋找可持續發展的替代能源，開發利用清潔、綠色新能源無疑是最終出路。氫能作為潔凈、理想的二次能源，是當前能源科學界的研究的重中之重，然而，氫的儲存與制備技術仍然是制約氫能商業化應用的關鍵技術。硼氫化物水解制氫近年來受到廣泛關注，其可以再溫和條件下實現高純度氫的釋放，而且不會對環境造成污染。但硼氫化物的水解受到催化劑的制約，開發價格低廉的非貴金屬催化劑成為硼氫化物水解的關鍵。提高非貴金屬異相催化劑的催化性能是解決問題的關鍵。在溶液中，異相催化劑的催化效率與其真實的作用面積直接相關。如何增加異相催化劑的有效作用面積，使活性物質能夠與反應物更好的接觸是提高催化性能的一個重要突破口。因此高比表面co-b合金納米片催化劑的發明對高效利用氫能有很重要的意義。
向翠麗、程軍等人的研究表明（xiangcuili,juncheng,zheshe,yongjinzou,hailiangchu,shujunqiu,huanzhizhang,lixiansunandfenxu.rscadv.5,no.1(2015):163-166.）(xiang,cuili,juncheng,zheshe,yongjinzou,hailiangchu,shujunqiu,huanzhizhang,lixiansunandfenxu."fabricationandcharacterizationofanovelnanoporousco–ni–w–bcatalystforrapidhydrogengeneration."rscadv.5,no.1(2015):163-166.)，在乙醇溶液中合成的co-ni-w-b合金納米多孔催化劑的比表面積可以達到250-300m2g-1。該技術制備的四元合金材料存在以下技術問題：1）合成相對復雜；2）比表面積仍然不能滿足應用所需的性能。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種高比表面co-b合金納米片及其制備方法和應用。
本發明的工作原理為：金屬離子在硼氫化物的作用下，被還原出來，控制反應條件，可以得到納米金屬離子。其具體的反應原理如下。本發明采用硼氫化鈉作為還原劑，將co、b從溶液中還原出來。涉及反應方程式包括：
bh?4+2h2o→bo?2+4h2↑，
bh?4+2co2++2h2o→2co+bo2-+4h++2h2↑，
bh4-+h2o→b+oh?+2.5h2↑。
所制備的納米復合材料同時又可以作為硼氫化物的水解的催化劑。
為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：
高比表面co-b合金納米片由cocl2和nabh4在乙腈作為溶劑條件下制備而得，其結構為納米片狀結構，其比表面積為300-400m2g-1。
高比表面co-b合金納米片的制備方法包括以下步驟：
1）以cocl2與乙腈的質量比為1:50關系，取cocl2加入乙腈中，磁力攪拌，記為m溶液；
2）配置0.1-1mol/l的naoh溶液，以cocl2與nabh4的物質的量之比為2:1關系，取nabh4加入naoh溶液中，記為n溶液；
3）將n溶液用堿式滴定管緩慢地向m溶液中滴加，并用磁力攪拌器對混合溶液進行攪拌；
4）滴加完成后，過濾、洗滌、干燥，研磨，得到高比表面co-b合金納米片的粉末。
高比表面co-b合金納米片作為硼氫化物的水解催化劑的應用時，在常溫常壓下催化nabh4水解放氫速率為1500-2000mlmin-1g-1。
本發明高比表面co-b合金納米片經實驗檢測，結果如下：
經掃描電鏡測試，可以得到其形貌為納米片狀結構；
經bet測試，可以得到其比表面積為300-400m2g-1；
經催化nabh4水解放氫測試，可以得到常溫常壓下放氫速率可達1500-2000mlmin-1g-1。
本發明具有如下優點：
1．所制備的co-b合金具有高的比表面積，可以達到300-400m2g-1，是常規方法制備的co-b合金催化的比表面的3-4倍，是水中合成的co-b合金50-100m2g-1的4倍[2]，是丙酮中合成的co-b合金100-150m2g-1的3倍。(cheng,jun,cuilixiang,yongjinzou,hailiangchu,shujunqiu,huanzhizhang,lixiansunandfenxu."highlyactivenanoporousco–b–tio2frameworkforhydrolysisofnabh4."ceramicsinternational41,no.1(2015):899-905)
2.所得到的形貌為納米片狀結構，而常規方法得到的團聚的球狀納米顆粒
3.可催化硼氫化物水解。本發明高比表面co-b合金納米片材料作為催化劑，提高了催化效率，降低了成本。
4．應用效果好。所采用的催化劑分散性能好，能在水解的過程中，懸浮在溶液中，提高了催化劑與溶液的接觸面積，提高了催化效率，水解放氫的速率可達1500-2000mlmin-1g-1。
5．制備工藝簡單，產品性能穩定。所制備的催化劑制備簡單，適合大批量的制備。
6．使用方便。將催化劑與反應液直接混合即可，而且操作簡便，重現性好。
附圖說明：
圖1為實施例中乙腈中合成的co-b合金納米片的掃描電鏡圖；
圖2為實施例中丙酮中合成的co-b合金納米顆粒的掃描電鏡圖；
圖3為實施例中不同溶劑中合成的co-b合金物理吸附圖；
圖4為實施例中乙腈中合成的co-b合金納米片催化nabh4水解放氫速率圖。
具體實施方式
本發明通過實施例，結合說明書附圖對本發明內容作進一步詳細說明，但不是對本發明的限定。
實施例
一種高比表面co-b合金納米片的制備方法：
1）取3gcocl2，加入到100ml乙腈中，磁力攪拌，記為m溶液；
2）配置0.1mol/l的naoh溶液20ml，取2gnabh4加入naoh溶液中，記為n溶液；
3）將n溶液用堿式滴定管緩慢地向m溶液中滴加，并用磁力攪拌器對混合溶液進行攪拌；
4）滴加完成后，過濾、洗滌、干燥，研磨，得到高比表面co-b合金納米片的粉末。
為了驗證本實施例，以乙腈為溶劑制備的高比表面co-b合金納米片的優異性能，以下簡稱為“乙腈中合成的co-b合金納米片”，我們進行了空白對照試驗，制備了不同溶劑中合成的co-b合金。
對比試驗樣品——丙酮中合成的co-b合金納米顆粒的制備方法，具體步驟未特別說明的步驟與本實施例上述高比表面co-b合金納米片的制備方法相同，不同之處在于：將步驟1）所述乙腈換成丙酮。最終得到丙酮中合成的co-b合金納米顆粒。
對上述實施例制備的乙腈中合成的co-b合金納米片和丙酮中合成co-b合金納米顆粒進行掃描電鏡檢測，結果如圖1和圖2所示，乙腈中合成的co-b合金納米片的微觀結構呈片狀結構，而丙酮中合成的co-b合金納米顆粒是呈多孔的納米顆粒結構。
對上述實施例制備的乙腈中合成的co-b合金納米片和丙酮中合成co-b合金納米顆粒進行氮氣的物理吸附測試，吸附、脫附溫度為77k，在測試之前，真空下180℃預處理6h，升溫速率為5℃/min，測試結果如圖3所示，乙腈中合成的co-b合金納米片的比表面積高達364m2g-1，而丙酮中合成co-b合金納米顆粒的比表面積僅為118m2g-1。
上述實施例制備的乙腈中合成的co-b合金納米片催化nabh4水解放氫性能測試，將的不同質量的乙腈中合成的co-b合金納米片分散到0.1mnabh4的1%naoh溶液中，密封，通過恒溫水浴控制溶液的溫度，將產生的氫氣通過排水法收集，記錄單位時間內產生的氫氣的體積，得到放氫的速率，測試結果如圖4所示，放氫速率可以達到2034mlmin-1g-1。
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