專利名稱：非貴金屬Ni基合金催化劑的用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種非貴金屬Ni基合金催化劑的用途，屬于電化學、催化化學和化學 能源的技術領域。
背景技術：
氫-氧(空氣)燃料電池是一種清潔高效的發電裝置，具有高比能量、無環境污染 等顯著優點，是多種便攜式電子產品以及電動車輛的理想配套電源。目前氫-氧燃料電池 的技術已相當成熟，阻礙其廣泛應用的主要原因在于缺乏高效的儲氫裝置。一直以來，儲氫 合金儲氫、碳納米管儲氫、有機化合物重整制氫等方法，要求吸放氫條件苛刻或產氫量不高 (一般<3wt%)，尚不能滿足應用要求。硼氮烷是一種含氫量很高( 20wt%)，且在水溶 液中穩定的化合物。利用硼氮烷的催化水解放氫是一種簡便高效的制氫方法，可以作為便 攜式或移動式燃料電池的氫源。國外曾有人報道過利用貴金屬Pt、Rh、Pd催化硼氮烷水解 制氫。
發明內容
本發明的目的在于提供一種非貴金屬M基合金催化劑的用途，用該催化劑能夠 高效地催化硼氮烷水解放氫，可用于構建一類簡單可靠、高儲氫密度的化學氫源，應用于各 種移動式氫-氧(空氣)燃料電池或其他氫能技術產品。本發明的技術方案是一種非貴金屬M基合金催化劑的用途，該非貴金屬M基合 金催化劑分散在多孔材料載體上，催化劑載量為10 90wt %的鎳合金，90 IOwt %的多孔 載體材料，將金屬鹽溶液混合均勻，加入催化劑載體，選用下列還原方法之一制備液相還 原法、碳熱還原法、氫氣還原法或聚合物熱解法，其特征在于用于硼氮烷水解制氫。如上所述的非貴金屬Ni基合金催化劑的用途，其特征在于與Ni形成合金的金屬 為下列金屬之一 :Au、Ag、Cu、Fe、Co、Sn、Al、Ir、Ru。如上所述的硼氮烷水解制氫的合金催化劑，其特征在于所述的催化劑多孔載體 材料為下列之一活性炭、乙炔黑、三氧化二鋁、二氧化硅。如上所述的非貴金屬Ni基合金催化劑的用途，其特征在于所選用的金屬鹽為可 溶性金屬鹽，包括氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽、醋酸鹽、碳酸鹽或是磷酸鹽，或其中兩種 或三種金屬鹽混合物，這種混合物混合時不應產生沉淀。如上所述的非貴金屬Ni基合金催化劑的用途，其特征在于所述的金屬鹽可選用 多種溶劑配制，如水、丙酮、異丙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃中的一 種或其中任意兩種的混合物。有益的效果本發明的催化劑用于硼氮烷水解反應制備氫氣，具有良好的催化活
3性。室溫下在中性水溶液體系中，硼氮烷的水解反應可產生約8. 7襯％的氫氣。
附圖1 排水體積法收集水解反應釋放的氫氣裝置圖。其中，1-恒溫水浴缸，2-水 解產氫燒瓶，3-收集氣體的U形管。附圖2 實施例1——室溫下，20mg NiCu/C催化劑中，50mL 0. 02mol · L^1BH3NH3溶 液的水解釋氫速度。附圖3 實施例2——室溫下，20mg NiAg/C催化劑中，50mL 0. 02mol · L^1BH3NH3溶 液的水解釋氫速度。附圖4 室溫下，比較Pt/C及Ni基合金催化劑的水解釋氫速度(20mg催化劑， 20wt%金屬載量，50mL 0. 02mol · L-1BH3NH3 溶液)。
具體實施例方式以下結合具體的實施例子對本發明的技術方案作進一步的說明實施例1 將含NiCl2 · 6H20為77. 8mg的水溶液和含CuCl2 · 2H20為55. 8mg的水 溶液，混合均勻，加入160mg的活性碳粉，加熱攪拌濃縮溶液(60°C )，以及超聲波分散交替 進行，直至成為漿狀混合物，60°C烘箱中烘干，氫氣氣氛300°C下還原2小時，即可得到20% NiCu/C(Ni Cu 原子比=1 1)。實施例2 將含Ni (NO3) 2 ·6Η20為69. 8mg的水溶液和含AgNO3為40. 8mg的水溶液， 混合均勻，加入160mg的活性碳粉，加熱攪拌濃縮溶液(60°C )，以及超聲波分散交替進行， 直至成為漿狀混合物，60°C烘箱中烘干，氫氣氣氛300°C下還原2小時，即可得到20% NiAg/ C(Ni Ag 原子比=1:1)。實施例3 用熱水溶解127. 5mg SnCl2 · 2H20固體，并滴加幾滴濃鹽酸溶液助溶，使 其成為澄清溶液。將134. 4mg的NiCl2 · 6H20固體加入SnCl2溶液中，在60°C水浴中加熱 并攪拌均勻。將IOOmg活性碳粉加入上述混合溶液中。二十分鐘后將混合物進行超聲分散 二十分鐘。將加熱攪拌和超聲分散兩個步驟交替進行，直到混合物變成漿狀混合物為止。讓 漿狀混合物在60°C下烘干，變成固體，將固體碾碎，在200°C管式爐中，用氫氣還原4小時， 即可得到50% NiSn/C(Ni Sn原子比=1 1)。實施例4 將 148. 6mg 的 NiCl2 · 2H20 和 257. 4mg 的 HAuCl4 · 4H20 固體加入水中配 成溶液，攪拌均勻，攪拌下加入40mg的活性碳，將磁力攪拌過程和超聲波分散過程交替進 行，讓混合物充分分散均勻，再慢慢滴加2. 5%的NaBHvK溶液，反應完全后，過濾洗滌，80°C 真空干燥10h，即可得到80% NiAu/C(Ni Au原子比=1 1)。實施例5 以20mg 20wt % NiAg/C作催化劑，將催化劑投入50ml 0. 02mol. Γ1的
BH3NH3水溶液中，在室溫(20°C)下進行水解實驗，用U形管采用恒壓排水法，測量放出的氫 氣的體積。
權利要求
一種非貴金屬Ni基合金催化劑的用途，該非貴金屬Ni基合金催化劑分散在多孔材料載體上，催化劑載量為10～90wt％的鎳合金，90～10wt％的多孔載體材料，將金屬鹽溶液混合均勻，加入催化劑載體，選用下列還原方法之一制備液相還原法、碳熱還原法、氫氣還原法或聚合物熱解法，其特征在于用于硼氮烷水解制氫。
2.如權利要求1所述的非貴金屬Ni基合金催化劑的用途，其特征在于與Ni形成合 金的金屬為下列金屬之一 Au、Ag、Cu、Fe、Co、Sn、Al、Ir、Ru。
3.如權利要求1所述的硼氮烷水解制氫的合金催化劑，其特征在于所述的催化劑多 孔載體材料為下列之一活性炭、乙炔黑、三氧化二鋁、二氧化硅。
4.如權利要求1或2或3所述的非貴金屬M基合金催化劑的用途，其特征在于所選 用的金屬鹽為可溶性金屬鹽，包括氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽、醋酸鹽、碳酸鹽或是磷 酸鹽，或其中兩種或三種金屬鹽混合物，這種混合物混合時不應產生沉淀。
5.如權利要求1或2或3所述的非貴金屬M基合金催化劑的用途，其特征在于所述的 金屬鹽選用下列溶劑配制水、丙酮、異丙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氫呋 喃中的一種或其中任意兩種的混合物。
全文摘要
一種非貴金屬Ni基合金催化劑的用途，該非貴金屬Ni基合金催化劑分散在多孔材料載體上，催化劑載量為10～90wt％的鎳合金，90～10wt％的多孔載體材料，將金屬鹽溶液混合均勻，加入催化劑載體，選用下列還原方法之一制備液相還原法、碳熱還原法、氫氣還原法或聚合物熱解法，其特征在于用于硼氮烷水解制氫。本發明的Ni基合金催化劑用于催化硼氮烷水解時，每摩爾硼氮烷可以在幾分鐘或者是十幾分鐘內釋放出3摩爾氫分子，且氫氣純度可達100％。與常用的貴金屬Pt催化劑相比具有催化活性更高、價格更低的優點。利用本發明可以構建高效快捷的高純度氫氣發生器，應用于氫-氧(空氣)燃料電池等需要高純氫氣的場合，以滿足現代電子設備以及電動汽車等應用需求。
文檔編號C01B3/02GK101913557SQ200910165259
公開日2010年12月15日 申請日期2007年4月28日 優先權日2007年4月28日
發明者姚彩芳, 莊林, 曹余良, 楊漢西, 艾新平 申請人:武漢大學