本发明专利技术涉及利用TiO2-SiO2复合纳米纤维负载非晶态合金催化剂的制备方法及其应用。可按如下步骤依次实施：（1）TiO2-SiO2复合纳米纤维以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料，通过静电纺丝及热碱后处理方法制备；（2）以钴源、去离子水为原料，取钴源溶于去离子水配成溶液A；（3）将TiO2-SiO2复合纳米纤维加入溶液A中形成溶液B，搅拌一定时间；（4）将溶液B真空抽干得到固体粉末C；（5）将硼源溶于乙醇与水的混合液中得到溶液D；(6)将溶液D滴加到C中形成溶液E，搅拌混合一定时间；（7）将溶液E抽滤、洗涤、干燥后，所得固体即目标产物。本发明专利技术流程简化，设备减少，投资成本低廉。
【技术实现步骤摘要】
T i O2-S i O2复合纳米纤维负载CoB非晶态合金催化剂的制备方法及其应用
本专利技术属合成复合催化剂领域，特别涉及一种T12-S12复合纳米纤维负载CoB非晶态合金催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
人口的急剧增长和工业的飞速发展，使得化石能源大量消耗。随着石化能源的日益枯竭，氢能日益成为解决当前能源危机的一种新能源。氢能作为一种绿色可再生能源倍受世界瞩目，使用氢气作为燃料有明显的优势，但是重量轻，紧凑的形式在氢的存储仍然是一个挑战。近年来随着对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的广泛研究，H2作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的理想燃料，已经引起了许多课题组的关注。 通过水解NaBH4的方法制取氢气被认为是一种安全，方便，实用性强的技术。常规工业产氢流程会使催化剂失去活性，无法满足燃料电池的需求，因此寻求制备高纯度氢气的方法是发展轻便电源技术的关键。 以往，贵金属催化剂的研究较多，但贵金属价格昂贵，反应后很难与产物分离再重复利用，不利于实际应用，但对硼氢化钠水解有较高的催化活性。贵金属催化剂昂贵的价格和有限的储量限制了它们的广泛应用。因此，研究价格低廉、性能优异的非贵金属硼氢化钠水解催化剂也是十分必要的。 早在上世纪50年代，已有许多使用催化剂水解NaBH4产H2的研究，H.C.Brown等早期研究了 FeCl2、ColCl2、NiCl2、CuCl2等各类催化剂，指出CoCl2的催化性能最好，在25°C，10 min内可释放97%的氢气，并且认为真正起催化作用的是钴的硼化物。而在DaimlerChrysler公司2001年公布的Natrium燃料电池概念车上面，就使用了美国MillenniumCell公司生产的Hydrogen on demand作为电池的供氢系统。Protonex技术公司为美国地面部队发展了一种硼氢化钠供氢的燃料电池电源，该电源中的硼氢化钠不一定需要纯水，如有需要，可以用尿来代替。除此之外，Protonex技术公司的无人机ProCore系统和韩国的无人侦察机都采用硼氢化钠供氢的燃料电池作为动力电源，分别可以运行6?12 h和10 h以上。2009年日本精工株式会社推向市场一款硼氢化钠供氢的50 W便携式燃料电池电源。硼氢化钠就是一种典型的金属氢化物，硼氢化钠水解制氢技术作为一种安全、方便的新型制氢技术，已成为当前燃料电池氢源研究中的热点之一。 硼氢化钠制氢中需要良好的催化剂，当前发展的非贵金属催化剂如NiB、CoB和FeB成本较低，适宜大规模的应用，但是这类催化剂催化活性较低，容易团聚，催化剂稳定性不好。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计和合成出一种新型的T12-S12复合纳米纤维负载CoB非晶态合金催化剂的制备方法，以能够实现在克服现有技术的不足之处而提供一种流程简化，设备减少，投资成本低廉的T12-S12复合纳米纤维负载CoB非晶态合金催化剂的制备方法。 本专利技术的另一目的是提供一种T12-S12复合纳米纤维负载CoB非晶态催化剂的应用，其在硼氢化钠制氢技术方面效果明显。 为达到上述目的，本专利技术的制备方法包括下述步骤:(O以正硅酸四乙酯和钛酸四丁酯为原料，以DMF (N, N-二甲基甲酰胺)为溶剂，以PVP (聚乙烯吡咯烷酮)为高聚物制备前躯体溶液，其中DMF =PVP:钛酸四丁酯:正硅酸四乙酯的质量比为=8: 0.8: 2.5^3.0: 0.25、.6;前驱体溶液通过静电纺丝制备出纳米纤维前驱体，纳米纤维前驱体进行烧结得到T12-S12复合纳米纤维J12-S12复合纳米纤维在5wt%的NaOH的溶液中处理24小时，得到T12-S12复合纳米纤维催化剂载体；(2)以钴源和去离子水为原料，取钴源溶于水配成溶液A;其中钴源与去离子水的质量比为1: 20?60 ；(3)将Ti02-Si02复合纳米纤维加入溶液A中形成溶液B，搅拌3_5小时，其中Ti02-Si02复合纳米纤维与溶液A的质量比为1: 5?30 ；(4)将溶液B真空抽干得到固体粉末C；(5)将硼源溶于乙醇和去离子水的混合液中得到溶液D，其中硼源:乙醇:去离子水的质量比为1:10:10 ；(6 )将溶液D滴加到固体粉末C中形成溶液E ；(7)将溶液E抽滤、洗涤、干燥后，所得固体即目标产物T12-S12复合纳米纤维负载CoB非晶态合金催化剂。 所述的T12-S12复合纳米纤维负载CoB非晶态合金催化剂属负载型催化剂，T12-S12复合纳米纤维为载体，CoB为非晶态合金具有催化活性。 所述的CoB可替换为CoB2。 所述的硼源为硼氢化钠。 所述的钴源为六水合氯化钴(II )。 所述的步骤(3)中，T12-S12复合纳米纤维采用浸溃法负载。 所述步骤(6)中，在氮气保护下进行滴定。 T12-S12复合纳米纤维负载CoB非晶态合金催化剂应用于硼氢化钠水解制氢技术中。 本专利技术优点在于=T12-S12复合纳米纤维具有较高比表面积，且易于回收，将CoB非晶态合金颗粒负载到T12-S12复合纳米纤维表面可以显著提高CoB的分散度，提高催化剂的稳定性。T12-S12复合纳米纤维表面会在强碱性介中形成微观孔道(由于S12的部分溶解)，因而可以吸附一些小颗粒。这里运用T12-S12复合纳米纤维的吸附特性，将CoB负载到T12-S12复合纳米纤维孔腔和表面，其较大的比表面积有利于增加催化剂与反应物的接触面积，大大增加了 CoB合金的分散度，增加催化效果。因此T12-S12复合纳米纤维负载CoB的非晶态合金催化剂有很好的优越性。 本专利技术在的制备原料价格低廉，克服了贵金属催化剂的昂贵价格，大大降低了制备成本。 本专利技术在于使用惰性T12-S12复合纳米纤维载体负载非晶态合金催化剂提高催化剂的分散性，并能提高催化剂的稳定性。 【附图说明】 图1为载体T12-S12复合纳米纤维的XRD图。 图2为纯CoB合金的SEM图，SEM表征表明CoB合金为无定形高度聚集状态。 图3为本专利技术所用的载体T12-S12复合纳米纤维SEM图。 图4为本专利技术T12-S12复合纳米纤维负载CoB的催化剂在硼氢化钠水解制氢中速率曲线。 【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。本专利技术所涉及的材料包含并不局限于以下实施例中的表述。 图1为载体T12-S12复合纳米纤维的XRD图，其有明显的衍射峰，说明具有晶体结构。图2为纯CoB合金的SEM图，SEM表征表明CoB合金为无定形高度聚集状态。图3为本专利技术所用的载体T12-S12复合纳米纤维SEM图。图4为本专利技术T12-S12复合纳米纤维负载CoB的催化剂在硼氢化钠水解制氢中速率曲线。 本专利技术的下述的实例中所用的水均为去离子水；所用试剂除特别说明的外，均采用分析纯试剂；实施例中，制得成品的X射线衍射测定是用日本理学D/MAX RA型X射线衍射仪，试验条件为:X射线CuK α靶辐射，石墨单色器，管电压40KV，管电流80mA，滤波片为Ni，扫描速率为8° /min，步宽为0.02°。 实施例1T12-S12复合纳米纤维负载CoB非晶态合金催化剂:以正硅酸四乙酯和钛酸四丁酯为原料，以DMF (N，N-二甲基甲酰胺)为溶剂，以P本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种TiO2‑SiO2复合纳米纤维负载CoB非晶态合金催化剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：（1）以正硅酸四乙酯和钛酸四丁酯为原料，以DMF（N，N‑二甲基甲酰胺）为溶剂，以PVP（聚乙烯吡咯烷酮）为高聚物制备前躯体溶液，其中DMF：PVP：钛酸四丁酯：正硅酸四乙酯的质量比为=8: 0.8: 2.5~3.0: 0.25~0.6；前驱体溶液通过静电纺丝制备出纳米纤维前驱体，纳米纤维前驱体进行烧结得到TiO2‑SiO2复合纳米纤维；TiO2‑SiO2复合纳米纤维在5wt%的NaOH的溶液中处理24小时，得到TiO2‑SiO2复合纳米纤维催化剂载体；（2）以钴源和去离子水为原料，取钴源溶于水配成溶液A；其中钴源与去离子水的质量比为1: 20~60；（3）将TiO2‑SiO2复合纳米纤维加入溶液A中形成溶液B，搅拌3‑5小时，其中TiO2‑SiO2复合纳米纤维与溶液A的质量比为1: 5~30；（4）将溶液B真空抽干得到固体粉末C；（5）将硼源溶于乙醇和去离子水的混合液中得到溶液D，其中硼源：乙醇：去离子水的质量比为1:10:10； ( 6 ) 将溶液D滴加到固体粉末C中形成溶液E； （7）将溶液E抽滤、洗涤、干燥后，所得固体即目标产物TiO2‑SiO2复合纳米纤维负载CoB非晶态合金催化剂。...
【技术特征摘要】
1.一种T12-S12复合纳米纤维负载CoB非晶态合金催化剂的制备方法,其特征在于包括下述步骤: (O以正硅酸四乙酯和钛酸四丁酯为原料，以DMF (N, N-二甲基甲酰胺)为溶剂，以PVP (聚乙烯吡咯烷酮)为高聚物制备前躯体溶液，其中DMF =PVP:钛酸四丁酯:正硅酸四乙酯的质量比为=8: 0.8: 2.5^3.0: 0.25、.6;前驱体溶液通过静电纺丝制备出纳米纤维前驱体，纳米纤维前驱体进行烧结得到T12-S12复合纳米纤维J12-S12复合纳米纤维在5wt%的NaOH的溶液中处理24小时，得到T12-S12复合纳米纤维催化剂载体； (2)以钴源和去离子水为原料，取钴源溶于水配成溶液A;其中钴源与去离子水的质量比为1: 20?60 ； (3)将Ti02-Si02复合纳米纤维加入溶液A中形成溶液B，搅拌3_5小时，其中Ti02-Si02复合纳米纤维与溶液A的质量比为1: 5^30 ； (4)将溶液B真空抽干得到固体粉末C； (5)将硼源溶于乙醇和去离子水的混合液中得到溶液D，其中硼源:乙醇:去离子水的质量比为1:10:10 ； (6 )将溶液D滴加到固体粉末C中形成溶液E ； (7)将溶液E抽滤、洗涤、干燥后，所得固体即目标产物T12-S12...
【专利技术属性】
技术研发人员：李芳，郑权，李其明，于晓飞，鲍新侠，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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