一种海胆状Co3O4/CuO三维分级纳米结构的制备方法及其在催化产氢上的应用

本发明涉及新材料合成，尤其涉及一种海胆状co3o4/cuo三维分级纳米结构的制备方法及其催化产氢应用。

背景技术：

1、氨硼烷醇解是一种极具应用前景的制氢-储氢一体化技术，而获得廉价、高效的催化剂是该技术大规模应用的前提。目前，研究证实金属氧化物复合物在氨硼烷醇解制氢中有一定的催化剂作用。但总体而言，其活性仍然有待进一步提高。传统的金属氧化物复合物多为纳米颗粒，纳米颗粒催化剂在催化反应过程中极易团聚而导致活性下降。因此，通过对催化剂形貌结构的设计提升其活性和稳定性具有重要意义。

2、目前，合成三维分级纳米结构氧化物的方法比较复杂，大多使用了模板或者表面活性剂，既增加了合成成本，也增加了工艺额复杂性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种制备过程操作简单，环境友好，成本更低的海胆状co3o4/cuo三维分级纳米结构的制备方法及其催化产氢应用

2、为实现上述的目的，本发明采用如下的技术方案：

3、本发明提供了一种海胆状co3o4/cuo三维分级纳米结构的制备方法，包括以下步骤：(1)将一定量的尿素溶于水中搅拌形成均一溶液；(2)将可溶性的二价铜盐、二价钴盐按比例加到上述溶液中，形成混合溶液a，搅拌5～15min；(3)将上述溶液转移至100ml反应釜中，100～140℃反应4～18h；(4)抽滤洗涤，将收集的固体在管式炉中、氮气氛围下300～400℃反应2～6h。

4、当钴铜摩尔比在2:3至4:1这个范围的时候，可以得到由纳米线组成的三维分级纳米结构；当不在这个比范围的时候，得不到三维结构。

5、采用上述方法制备的co3o4/cuo催化剂在氨硼烷醇解制氢反应中有很高的催化活性，其tof值最高可达87.5mo lhydrogen min-1mo lcat-1。

6、本发明采用水热合成法，首先将原料按一定比例混合，尿素作为均相沉淀剂，在尿素存在的条件下生成前驱物，再经煅烧合成co3o4/cuo复合物。此过程有效实现了原料中设定钴铜配比，整个制备过程操作简单，环境友好，实验重现性非常好，成本低、易于工业化生产，采用该方法制备的co3o4/cuo复合物在氨硼烷醇解反应中具有很高的催化活性。

7、本发明采用了简单的合成方法制备出具有海胆状的三维分级co3o4/cuo纳米结构氨硼烷醇解制氢催化剂。首先，三维分级结构通常具有高比表面积和高密度催化活性中心，有利于反应底物的吸附、活化其次，氨硼烷水解制氢在催化剂-反应介质-氢气三相界面发生，而三维分级结构可为该反应提供了丰富的固-液-气三相活性界面区域与反应底物/气态产物的扩散通道，有利于降低反应的动力学障碍；再者，氨硼烷水解体系中常用的钴基、镍基、铁基催化剂因其固有的磁性极易团聚，而三维分级结构因其较大的空间位阻可以有效避免因团聚造成的活性下降，保持活性稳定。

技术特征：

1.一种海胆状co3o4/cuo三维分级纳米结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的海胆状co3o4/cuo三维分级纳米结构的制备方法，其特征在于：所述二价铜盐包括硝酸铜、氯化铜中的一种或两种。

3.如权利要求1所述的海胆状co3o4/cuo三维分级纳米结构的制备方法，其特征在于：所述二价钴盐包括硝酸钴、氯化钴中的一种或两种。

4.如权利要求1所述的海胆状co3o4/cuo三维分级纳米结构的制备方法，其特征在于：步骤(2)中钴铜摩尔比为2:3至4:1。

5.如权利要求1所述的海胆状co3o4/cuo三维分级纳米结构的制备方法，其特征在于：在氮气氛围下350℃反应4h。

6.如权利要求1-5任一项所述方法制得的海胆状co3o4/cuo在作为催化剂在氨硼烷醇解制氢中的应用。

技术总结
本发明公开了一种海胆状Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/CuO三维分级纳米结构的制备方法，包括以下步骤：(1)将一定量的尿素溶于水中搅拌形成均一溶液；(2)将可溶性的二价铜盐、二价钴盐按比例加到上述溶液中，形成混合溶液A，搅拌5～15mi n；(3)将上述溶液转移至100mL反应釜中，100～140℃反应4～18h；(4)抽滤洗涤，将收集的固体在管式炉中、氮气氛围下300～400℃反应2～6h。本发明采用水热合成法，首先将原料按一定比例混合，尿素作为均相沉淀剂，在尿素存在的条件下生成前驱物，再经煅烧合成Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/CuO复合物。整个制备过程操作简单，环境友好，实验重现性非常好，成本低、易于工业化生产，采用该方法制备的Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/CuO复合物在氨硼烷醇解制氢反应中具有很高的催化活性。

技术研发人员：廖锦云,李莉玲,李源钟,冯裕发,李浩,吴庆林
受保护的技术使用者：惠州学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22