本發(fā)明屬于催化劑，尤其涉及一種co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、氫氣(h2)被廣泛用作燃料電池的燃料。然而，當(dāng)h2直接使用：一方面，高堆積密度需要先進(jìn)的儲(chǔ)氫技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)，這在現(xiàn)階段存在困難；另一方面，氣態(tài)氫存在令人擔(dān)憂的安全問(wèn)題。因此，間接使用h2是解決上述問(wèn)題的愿望。在堿性硼氫化物中，硼氫化鈉(nabh4)已被證明是與其他硼氫化物相比更具成本效益和更安全的選擇。同時(shí)，nabh4具有儲(chǔ)氫能力高(10.6wt.％)、不易燃、無(wú)毒、易于固態(tài)儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，nabh4還可由硼砂批量生產(chǎn)。催化劑在nabh4水解制氫過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的角色。然而，nabh4的自水解反應(yīng)通常進(jìn)展緩慢，化學(xué)方程式為：nabh4+2h2o→nabo2+4h2。為了提高這一過(guò)程的效率，開(kāi)發(fā)能夠加快反應(yīng)速度的高效催化劑顯得尤為必要。目前，一些貴金屬如釕(ru)、鉑(pt)及其合金被廣泛用作催化劑，它們?cè)谔岣遪abh4水解反應(yīng)速率方面表現(xiàn)出了卓越的活性。然而，這些貴金屬的高成本限制了其在大規(guī)模應(yīng)用中的普及，尤其是在經(jīng)濟(jì)性方面。為了克服這一限制，開(kāi)發(fā)一種高效、資源豐富、成本低廉的nabh4水解催化劑變得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明利用簡(jiǎn)單的室溫蝕刻和化學(xué)還原方法，制備了一種新的co3b-mo2b5/mo-mof催化劑。該催化劑在硼氫化鈉水解反應(yīng)中顯示出卓越的催化活性，大幅提升了產(chǎn)氫效率。這種催化劑通過(guò)多組分的協(xié)同作用，為開(kāi)發(fā)高效催化劑提供了一種新的途徑，成功地解決了之前技術(shù)中存在的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

4、利用水熱法制備棒狀結(jié)構(gòu)mo-mof；

5、在室溫下，將所述棒狀結(jié)構(gòu)mo-mof用含cocl2·6h2o溶液浸漬蝕刻，得到co2+/mo-mof；

6、利用固相化學(xué)還原法將所述co2+/mo-mof制備成co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料。

7、進(jìn)一步地，所述棒狀結(jié)構(gòu)mo-mof的具體制備步驟為：將moo3和咪唑溶于去離子水中，攪拌后在120℃下保持12h，離心，洗滌，干燥過(guò)夜，得到白色沉淀。

8、更進(jìn)一步地，所述moo3、咪唑和去離子水的用量比為0.21g∶0.1g∶15ml。

9、進(jìn)一步地，所述co2+/mo-mof的具體制備步驟為：將棒狀結(jié)構(gòu)mo-mof浸漬在cocl2·6h2o的丙酮溶液中，超聲處理后真空干燥，得到所述co2+/mo-mof。

10、進(jìn)一步地，所述固相化學(xué)還原法的具體制備步驟為：將co2+/mo-mof和尿素混合研磨，加入硼氫化鈉粉末后繼續(xù)研磨，直至混合物變成黑色；在黑色混合物中加入0-5℃去離子水繼續(xù)反應(yīng)，后進(jìn)行離心，用水和乙醇洗滌，真空干燥。

11、本發(fā)明還提供一種利用上述制備方法制備得到的co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料。

12、本發(fā)明還提供一種所述co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料在催化硼氫化鈉水解制氫中的應(yīng)用。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

14、(1)采用簡(jiǎn)單的水熱法合成mo-mof，在mo-mof上負(fù)載鈷，制備得到co2+/mo-mof的前驅(qū)體，然后前驅(qū)體經(jīng)過(guò)室溫固相還原后得到co3b-mo2b5/mo-mof。經(jīng)過(guò)五次循環(huán)測(cè)試后，這種復(fù)合材料在硼氫化鈉水解制氫方面仍然保持了較高的催化活性，這充分證明了其卓越的穩(wěn)定性。

15、(2)采用mo-mof作為犧牲模板，通過(guò)在室溫下進(jìn)行簡(jiǎn)單的蝕刻和化學(xué)還原處理，成功制備了具有以下特點(diǎn)的催化劑：優(yōu)良的形態(tài)結(jié)構(gòu)、顯著增加的比表面積、優(yōu)異的水解活性、豐富的氧化還原活性位點(diǎn)以及充足的電子/離子傳輸通道。

16、(3)co3b-mo2b5/mo-mof催化劑在堿性硼氫化鈉溶液中顯示出卓越的催化性能，其產(chǎn)氫速率高達(dá)7690.5ml?min-1g-1，優(yōu)異的催化活性可與貴金屬基催化劑相媲美。

17、(4)該催化劑制備方法簡(jiǎn)單，易于操作，環(huán)境友好，適合大批量的制備。

技術(shù)特征：

1.一種co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述棒狀結(jié)構(gòu)mo-mof的具體制備步驟為：將moo3和咪唑溶于去離子水中，攪拌后在120℃下保持12h，離心，洗滌，干燥過(guò)夜，得到白色沉淀。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述moo3、咪唑和去離子水的用量比為0.21g∶0.1g∶15ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述co2+/mo-mof的具體制備步驟為：將棒狀結(jié)構(gòu)mo-mof浸漬在cocl2·6h2o的丙酮溶液中，超聲處理后真空干燥，得到所述co2+/mo-mof。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述固相化學(xué)還原法的具體制備步驟為：將co2+/mo-mof和尿素混合研磨，加入還原劑后繼續(xù)研磨，直至混合物變成黑色；在黑色混合物中加入0-5℃去離子水繼續(xù)反應(yīng)，后進(jìn)行離心，用水和乙醇洗滌，真空干燥。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述還原劑為硼氫化鈉粉末。

7.一種利用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料。

8.一種如權(quán)利要求7所述的co3b-mo2b5/mo-mof復(fù)合材料在催化硼氫化鈉水解制氫中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種Co<subgt;3</subgt;B?Mo<subgt;2</subgt;B<subgt;5</subgt;/Mo?MOF復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域。通過(guò)簡(jiǎn)單的室溫蝕刻和固相還原策略構(gòu)建Co<subgt;3</subgt;B?Mo<subgt;2</subgt;B<subgt;5</subgt;/Mo?MOF復(fù)合材料，該材料的特性利于硼氫化鈉水解。此制備工藝具有簡(jiǎn)便性、高效率、安全性和低成本等優(yōu)點(diǎn)。所得到的催化劑展現(xiàn)出卓越的氫氣釋放性能，其速率達(dá)到7690.5mL?min<supgt;?1</supgt;g<supgt;?1</supgt;，優(yōu)異的催化活性可與貴金屬基催化劑相媲美，經(jīng)過(guò)連續(xù)五次的循環(huán)使用測(cè)試，該催化劑保持了較高的活性，顯示出其在工業(yè)應(yīng)用中的潛力。

技術(shù)研發(fā)人員：楊秀林,尚晨曦,石路巖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣西師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2