关于负载型CoP催化剂制备及硼氢化钠水解制氢性能研究的“三喜二忧一思”

Co-B催化剂的制备及催化NaBH4水解制氢研究的
开题报告
一、研究背景
水解制氢是一种简单、方便的制氢方法，在潜在的能源危机下越来越受到关注，因为其反应既不需要外部能源也不会产生有害的气体和化学废物。

然而，要实现高效的水解制氢，需要采用有效的催化剂。

在水解制氢反应中，氢化钠（NaBH4）是最常用的氢源，因为它是一种廉价、易于储存、稳定性高的化学物质。

然而，NaBH4的水解速率相对较慢，因此需要使用催化剂促进反应速率。

Co-B催化剂是一种有效的水解制氢催化剂，它由钴和硼组成。

许多研究都表明，Co-B催化剂可以显著提高NaBH4的水解速率，也可以提高催化剂的稳定性和重复使用的寿命。

二、研究目的
本研究的目的是制备Co-B催化剂并将其用于NaBH4的水解制氢反应中，研究不同反应条件下的催化剂效率、产氢速率和稳定性，并探究其反应机理。

三、研究方法
1. 制备Co-B催化剂：采用共沉淀法制备Co-B催化剂，并利用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段进行表征和分析。

2. 测定催化剂效率和产氢速率：采用紫外-可见光谱法测量反应前后溶液中的NaBH4浓度变化，以确定催化剂的效率和产氢速率，并根据反应动力学模型计算反应速率常数。

3. 研究反应机理：采用质谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱等手段研究催化剂和产物的结构和表面化学特性，以探究反应机理。

四、研究意义
本研究将为制备高效、稳定的Co-B催化剂和实现高效的NaBH4水解制氢提供实验基础和理论指导，有助于促进水解制氢技术的发展和应用。

专利名称：一种用于硼氢化钠水解制氢的催化剂制备方法专利类型：发明专利
发明人：范美强,舒康颖,田光磊,陈达
申请号：CN201210334379.0
申请日：20120911
公开号：CN102824913A
公开日：
20121219
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种硼氢化钠水解制氢催化剂的制备方法。

本发明属于氢气制备技术领域，其特点是：以金属锂、氧化铝和有色金属氧化物为起始原料，锂和氧化铝的摩尔比为2∶1-3∶1，有色金属氧化物为氧化铝摩尔数的5-30mol％；利用机械球磨混合、高温煅烧还原等方法制备混合均匀的催化剂前驱体，然后前驱体与水反应，选择合适的硼氢化钠有机物水溶液和煅烧温度，实现LiAl(OH)及煅烧产物均匀包覆有色金属。

该催化剂呈现多孔状、比表面积大、机械强度高、催化活性强等特点，催化剂寿命(此处特指催化硼氢化钠水解制氢的转化率大于40％的时间)超过160小时。

另外，本发明的硼氢化钠水解制氢催化剂制备工艺简单、成本低、有利于工业化生产等特点，在便携式制氢领域具有很的应用前景。

申请人：中国计量学院
地址：310018 浙江省杭州市江干区下沙高教园区学源街258号
国籍：CN
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专利名称：一种硼氢化钠溶液水解制氢催化剂及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：魏永生,朱红,王芳辉,杜少宇
申请号：CN201310093360.6
申请日：20130322
公开号：CN104056638A
公开日：
20140924
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种硼氢化钠水解制氢催化剂极其制备方法，属于氢能及燃料电池领域。

该泡沫镍载钌催化剂是由泡沫镍和钌组成，通过电镀法将钌负载于泡沫镍表面。

本发明先将泡沫镍进行预处理除杂，然后通过电镀法将钌均匀负载在泡沫镍表面。

本发明具有高产氢速率、稳定的催化性能，电镀负载钌质量含量在3％-5％之间，钌表面质量密度为1.0-2.0mg/cm，产氢速率稳定在2-
4L/g·min。

申请人：北京化工大学
地址：北京市朝阳区北京化工大学理学院科技大厦901
国籍：CN
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专利名称：一种催化硼氢化钠水解制备氢气的催化剂及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：陈英波
申请号：CN201010527837.3
申请日：20101102
公开号：CN102029159A
公开日：
20110427
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种催化硼氢化钠水解制备氢气的催化剂及其制备方法。

该催化剂是以氧化硅为载体，在载体上包覆一层以上金属纳米粒子构成的复合催化剂；氧化硅的颗粒直径为100-1000纳米；金属纳米粒子为镍或硼化镍，金属纳米粒子的直径为10-200纳米，质量为载体质量的5-50％。

该制备方法包括：1、制备氧化硅载体：先把适量氨水与乙醇制成混合液，再把正硅酸乙酯加入到混合液中，搅拌反应，制得氧化硅载体颗粒悬浮液；2、包覆镍或硼化镍金属纳米粒子：取100毫升氧化硅悬浮液，加入适量金属盐溶液，搅拌混均后，加入过量还原剂反应，即得到镍或硼化镍-氧化硅催化剂悬浮液。

申请人：天津工业大学
地址：300160 天津市河东区成林道63号
国籍：CN
代理机构：天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：李济群
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专利名称：一种硼氢化钠水解制氢用催化剂及其制备方法和应用
专利类型：发明专利
发明人：武现丽,李保军,张小玉,韩国胜,刘艳艳
申请号：CN201711190565.0
申请日：20171124
公开号：CN107790134A
公开日：
20180313
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于硼氢化钠水解制氢技术领域，公开一种硼氢化钠水解制氢用催化剂及其制备方法和应用。

所述催化剂为MO‑GO复合材料，MO‑PG复合材料、PG、MO‑rGO复合材料、
MO‑GCNFs复合材料或GCNFs；其中，M为Co或Mn。

将GO、MO纳米晶分别分散于无水乙醇中；搅拌下，将MO纳米晶的乙醇分散液加入到GO的乙醇分散液中，加入完毕后继续搅拌，再选择加入或不加入水合肼，静置，倒掉上清液，干燥，制得MO‑GO复合材料或MO‑rGO复合材料，进一步在500‑800℃焙烧2‑5 h，制得MO‑PG复合材料或MO‑GCNFs复合材料，再进一步酸洗，制得PG或GCNFs。

本发明采用简单的方法制备了一系列催化剂，所制备的催化剂用于硼氢化钠水解制氢具有很高的活性和稳定性。

申请人：郑州大学
地址：450001 河南省郑州市高新技术开发区科学大道100号
国籍：CN
代理机构：郑州豫开专利代理事务所(普通合伙)
代理人：张智伟
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负载型金属催化剂催化硼氢化钠水解制氢的研究进展目录一、硼氢化物水解制氢概述 (2)1.1 硼氢化物水解制氢原理 (3)1.2 硼氢化物水解制氢的特点与优势 (4)二、负载型金属催化剂在硼氢化物水解制氢中的应用 (4)2.1 负载型金属性能及其在催化反应中的作用 (6)2.2 Rh负载型催化剂在硼氢化钠水解制氢中的应用 (7)2.3 Pd负载型催化剂在硼氢化钠水解制氢中的应用 (8)2.4 Cu/ZnO负载型催化剂在硼氢化钠水解制氢中的应用 (9)2.5 Ni/α-Al2O3负载型催化剂在硼氢化钠水解制氢中的应用 (10)三、负载型催化剂的制备方法及评价指标 (11)3.1 负载型催化剂的制备方法 (12)3.1.1 浸渍法 (14)3.1.2 共沉淀法 (15)3.1.3 物理混合法 (17)3.1.4 其他方法 (18)3.2 负载型催化剂的评价指标 (19)四、硼氢化钠水解制氢催化反应机理 (20)4.1 反应机理概述 (21)4.2 催化侧链机理 (22)4.3 催化桥式机理 (23)4.4 催化离子优先机理 (24)五、未来的研究方向及展望 (26)5.1 催化剂活性及稳定性研究 (27)5.2 制备方法及工艺路线研究 (28)5.3 催化机理深入研究 (29)5.4 反应条件优化研究 (31)一、硼氢化物水解制氢概述硼氢化物长期以来被认为是高效的氨基氢化剂及一种重要的氢源材料。

在借助于负载型金属催化剂体系下，硼氢化钠水解成为氢气产生的重要途径之一。

这一流程不仅涉及到高效氢气生产，也为可再生能源领域的可持续发展提供了重要的研究方向。

氮硼氢化物作为较为温和的还原剂，其水解反应通常伴随极少副产品生成，这使得其在化学合成和化学生物学等领域内广受青睐。

硼氢化钠的水解反应可通过多种金属催化剂的激活，实现更为高效的制氢效果。

负载型金属催化剂的首要优势在于催化剂的活性中心与载体的互补作用，能够显著提升催化效果。

硼氢化钠催化水解供氢的研究
王书明; 蒋利军; 刘晓鹏; 王树茂
【期刊名称】《《电源技术》》
【年(卷),期】2006(30)10
【摘要】硼氢化钠(NaBH4)催化水解供氢是一种安全,储氢率高,环境友好的可行氢源技术。

我们研究了供氢过程中,氢氧化钠浓度、硼氢化钠浓度以及反应温度对供氢速率的影响。

并讨论了钴催化剂对水解反应的活化能和指前因子的影响。

结果显示:在Na+和OH-共同作用下,随着氢氧化钠浓度的增加,供氢速度得到提高。

而供氢速度随着硼氢化钠浓度增加先大幅提高,在0.52mol/L处经过一极值后又逐渐下降。

随着温度的升高,供氢速度呈指数提高。

与此同时得到在钴的催化作用下硼氢化钠水解反应的活化能56355J/mol,速率常数k0=3.86×1011,相对于自动水解,活化能得到降低,起到了很好的催化作用。

【总页数】3页(P810-812)
【作者】王书明; 蒋利军; 刘晓鹏; 王树茂
【作者单位】北京有色金属研究总院北京 100088
【正文语种】中文
【中图分类】TM91
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3.硼氢化钠水解给PEMFC供氢的研究 [J], 叶威;张华民;董明全
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5.非贵金属催化剂催化硼氢化钠水解制氢的研究进展 [J], 王小炼;杨茂;刘永辉;张渝彬;冯威
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硼氢化钠水解制氢方法及催化材料的研究的开题报告题目：硼氢化钠水解制氢方法及催化材料的研究一、选题背景氢气作为一种清洁的能源已经广泛应用。

硼氢化钠（NaBH4）是一种重要的氢源，其在储氢、制氢等方面有着广泛的应用前景。

水解制氢是一种有效的利用硼氢化钠制氢的方法，其反应方程式为：NaBH4 + 2H2O → NaBO2 + 4H2目前，硼氢化钠水解制氢的研究主要集中于催化剂的开发和性能改进。

因此，本研究拟探究硼氢化钠水解制氢方法，并通过催化材料的研究和分析，提出一种高效、经济和可持续的制氢方法。

二、研究目的和内容1. 硼氢化钠水解制氢反应及其机理的研究。

2. 合成不同催化剂材料及其对水解制氢反应的催化性能进行表征和分析。

3. 通过优化催化剂的制备条件，改进硼氢化钠水解制氢反应的催化效率。

4. 评估改进后的硼氢化钠水解制氢方法在制氢领域的应用前景。

三、研究方法1. 采用常规化学合成的方法，制备不同催化剂材料，如Co、Ni、Cu 等金属的氢氧化物等。

2. 通过SEM、TEM和XRD等手段对合成的催化剂材料进行表征和分析。

3. 测定不同催化剂对硼氢化钠水解制氢反应的催化性能，如反应速率、反应活性等。

4. 通过响应面法等方法优化催化剂的制备条件，提高硼氢化钠水解制氢反应的催化效率。

5. 评估改进后的硼氢化钠水解制氢方法在实际应用中的效果，并对其应用前景进行分析。

四、研究意义1. 提高硼氢化钠水解制氢反应的催化效率，降低生产成本。

2. 探究硼氢化钠水解制氢反应的催化机理，为制定新的催化剂设计和优化提供基础。

3. 推进清洁和可持续能源领域研究的发展。

4. 为实现我国清洁能源、低碳经济的战略目标提供技术支撑。

五、进度安排1. 第一年：研究硼氢化钠水解制氢反应及其机理。

2. 第二年：对不同催化剂材料的制备和催化性能进行表征和分析。

3. 第三年：优化催化剂的制备条件，提高硼氢化钠水解制氢反应的催化效率。

4. 第四年：评估改进后的硼氢化钠水解制氢方法在实际应用中的效果，并对其应用前景进行分析。

专利名称：一种硼氢化钠水解制氢催化剂、制备方法及其应用专利类型：发明专利
发明人：柴丹,张兄文
申请号：CN202010183682.X
申请日：20200316
公开号：CN111330604A
公开日：
20200626
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种硼氢化钠水解制氢催化剂、制备方法及其应用，属于催化剂合成领域。

本发明的制备方法，氨基磷酸螯合树脂作为载体负载Ni，Co或NiCoP复合物活性组分，镍离子、钴离子或两者通过静电引力和基团作用力进入到氨基磷酸螯合树脂内部的孔洞中，并与含氮配体强烈配位，从而分布并固定在树脂内部，形成稳定的树脂‑镍离子、树脂‑钴离子、树脂‑钴离子/镍离子复合物；将上述复合物进行热处理，负载在氨基磷酸螯合树脂上的镍离子、钴离子或两者的混合物与磷源形成NiP、CoP或NiCoP化合物，并且本身被碳化变化碳载体。

本发明的制备方法条件温和、成本低、产率高，有利于工业化生产，且不会造成环境污染。

申请人：西安交通大学
地址：710049 陕西省西安市咸宁西路28号
国籍：CN
代理机构：西安通大专利代理有限责任公司
代理人：李红霖
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负载型CoP NW/NF 催化剂的制备及催化硼氢化钠水解制氢性能研究作者：代一凡来源：《科学与技术》 2019年第1期摘要：以泡沫镍为载体材料，采用化学气相浴沉积法（CVD）制备了CoP NW/NF催化剂。

采用能量色散Ｘ射线谱仪（ＥＤＳ）、场发射扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、化学吸附仪（ＢＥＴ）等手段对催化剂微观物理结构进行表征，对产氢速率进行了测定。

同时，考察了硼氢化钠质量分数、反应温度、氢氧化钠质量分数、循环使用对催化剂性能的影响。

研究表明：当硼氢化钠质量分数为15%时，产氢速率高达 13393mL/（min·g）（30℃），此时催化剂性能最佳；反应温度对产氢速率的影响较大，产氢速率与反应温度基本呈正比；氢氧化钠质量分数在20%时，产氢速率最高；该催化剂经过四次循环使用，活性仍保持在初始活性的 82.5%%，显示此催化剂具有良好的稳定性，应用前景较好。

关键词：CoP NW/NF催化剂；化学气相浴沉积法；硼氢化钠；水解制氢由于可开采利用资源的逐渐减少和环境污染等问题[1-3]的日益严峻，迫切需要寻找一种储量丰富的环保新能源。

而氢气作为高热值能源（热值120MJ·kg-1）[4]，是石油热值的3 倍，且燃烧后产物为水，是最能满足社会经济可持续发展及对环境友好的清洁新能源［5-7］，因而其有效开发和利用成为新能源领域的热点课题[8]。

但氢气的高效、安全存储或在温和条件下快速制氢是氢能应用必须攻克的关键技术.近年来，制氢的方式多种多样，可以通过化学方法对化合物进行重整、分解、光解、水解等途径获得［9-10］，也可以通过电解水制氢，或者利用产氢微生物进行发酵，或光合作用来制得氢气。

在众多制氢技术中，硼氢化钠（NaBH4）水解制氢因储氢密度高、产氢纯度高、反应温和、启动快速、易于调控、安全性高、副产物可回收利用等突出的优势[11]，近年来备受关注，世界上许多研究机构和公司都开展了对这一技术的研发工作。