高分子無機復合納米球負載的Ni-B催化劑及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了高分子無機復合納米球負載的Ni-B催化劑及其制備方法和應用，以N-異丙基丙烯酰胺，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，N-叔丁基丙烯酰胺為共聚單體，N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑,過硫酸鉀為引發(fā)劑，通過無皂乳液聚合法合成三元共聚物，離心，干燥；取適量分散于乙醇中，再倒入鈦酸正丁酯乙醇溶液中，超聲，離心，干燥；將復合納米球分散到鍍鎳溶液中進行化學鍍鎳，得到復合納米球負載的Ni-B催化劑。本發(fā)明使用高分子和無機材料復合來負載金屬催化劑既能保證金屬催化劑在反應過程中不團聚，又能有效的提高其反應活性。
【專利說明】高分子無機復合納米球負載的N1-B催化劑及其制備方法和應用
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于材料科學【技術(shù)領域】，特別涉及一種高分子復合材料，具體是指一種高分子無機復合負載的N1-B催化劑、制備方法及其在催化硼氫化鈉水解制氫反應中的應用。
【背景技術(shù)】
[0002]氫能源具有能量高、無污染、安全、可持續(xù)等優(yōu)點，是一種理想的、最具發(fā)展?jié)摿Φ拇鎮(zhèn)鹘y(tǒng)能源的新能源之一。但在氫能源實際應用中，氫能制備和貯存還是制約其廣泛應用發(fā)展的瓶頸。硼氫化鈉水解制氫具有貯氫量高、水解條件溫和、反應可控等優(yōu)點，因此可以作為理想的氫源。
[0003]硼氫化鈉水解反應較慢，需要在反應中加入催化劑來加快硼氫化鈉水解。常用的催化劑有貴金屬Ru、Pt、Pd以及非貴金屬N1、Co等，例如中國專利200710063233.6報道了以硅藻土或泡沫鎳為載體的Pd/Co/Pd多層催化劑，雖然其催化活性高，性能穩(wěn)定，但是其催化劑制作過程復雜，并且含有一定量的貴金屬Pd，經(jīng)濟效益不高。
[0004]中國專利申請201210388720.0報道了以TiO2為載體的Co-B催化劑來催化硼氫化鈉水解制氫反應，這種催化劑成本低廉、在空氣中穩(wěn)定性好、使用方便等特點，但是只用無機材料作為載體，有可能導致催化劑在長時間反應下，出現(xiàn)活性金屬脫落、載體破裂等問題，導致催化劑活性下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服目前負載型的金屬催化劑的不足，本發(fā)明第一方面目的是提供一種原料易得、合成方法簡單、催化效率高、反應操作簡單、可以重復多次使用的高分子負載的N1-B納米催化劑，它適合催化硼氫化鈉水解制氫反應。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]—種復合納米球負載的N1-B催化劑，采用以下原料和方法制備:用N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，N-叔丁基丙烯酰胺(NtBAM)為共聚單體，N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)為交聯(lián)劑，過硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑，通過無皂乳液聚合法合成三元共聚物P(NIPAM-C0-AMPS-C0-NtBAM)，離心，干燥；取適量分散于乙醇中，再倒入鈦酸正丁酯(TBOT)乙醇溶液中，超聲，離心，干燥。將復合納米球分散到鍍鎳溶液中進行化學鍍鎳，得到復合納米球負載的N1-B催化劑。
[0008]本發(fā)明中:
[0009]NIPAM是指N-異丙基丙烯酰胺，AMPS是指2_丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸，NtBAM是指N-叔丁基丙烯酰胺，MBAM是指N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，KPS是指過硫酸鉀，TBOT是鈦酸正丁酯。
[0010]本發(fā)明第二方面目的是提供復合納米球負載的N1-B催化劑的制備方法，包括以下步驟:[0011]a.三元共聚物納米球的制備:將N-異丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-叔丁基丙烯酰胺、N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸鉀、蒸餾水以摩爾比為100:5:20:3:2:2.8X IO4的比例投入到反應容器中，在氮氣氛圍下70°C攪拌溶解，后停止通氮氣，密封反應5h,得到三元共聚物納米球乳液；
[0012]b.復合納米球的制備:稱取一定量干燥的三元共聚物分散于乙醇中得到a乳液；移取適量鈦酸正丁酯(TBOT)于乙醇中，劇烈攪拌，得到b溶液。將a乳液轉(zhuǎn)移到b溶液中，
超聲，離心，干燥。
[0013]c.N1-B催化劑的制備:將0.01g復合納米球分散于50mL水中，取25mL倒入含有摩爾比為23:75:9:8的酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、硫酸鎳、硼氫化鈉的鍍鎳溶液中，90 V下機械攪拌2h，反應結(jié)束后，離心，反復用水離心，將得到的催化劑干燥。
[0014]進一步，所述步驟c中酒石酸鉀鈉的濃度為108g/L，氫氧化鈉的濃度為50g/L，硫酸鎳的濃度為39.8g/L，硼氫化鈉的濃度為1.6-6.7g/L。
[0015]進一步，所述步驟c中硼氫化鈉的濃度為5g/L。
[0016]所述的制備方法中:
[0017]所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀，交聯(lián)劑為N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺。
[0018]本發(fā)明的第三方面目的是提供復合納米球負載的N1-B納米催化劑在催化硼氫化鈉水解制氫反應中的應用，具體的催化反應中應用的方法如下:將N1-B催化劑分散于水中，倒入單口瓶中，放在恒溫水浴里，再倒入硼氫化鈉水溶液，迅速用塞子塞住瓶口，待有連續(xù)氣泡冒出時，計時，收集產(chǎn)生的氫氣。
[0019]涉及的催化反應方程式如下:
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種高分子無機復合納米球負載的N1-B催化劑，其特征在于，以N-異丙基丙烯酰胺，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，N-叔丁基丙烯酰胺為共聚單體，N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，過硫酸鉀為引發(fā)劑，通過無皂乳液聚合法合成三元共聚物，離心，干燥；取適量分散于乙醇中，再倒入鈦酸正丁酯乙醇溶液中，超聲，離心，干燥；將復合納米球分散到鍍鎳溶液中進行化學鍍鎳，得到復合納米球負載的N1-B催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的高分子無機復合納米球負載的N1-B催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a.三元共聚物納米球的制備:將N-異丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-叔丁基丙烯酰胺、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸鉀、蒸餾水以摩爾比為100:5:20:3:2:2.8X IO4的比例投入到反應容器中，在氮氣氛圍下70°C攪拌溶解，后停止通氮氣，密封反應5h,得到三元共聚物納米球乳液； b.稱取0.2g干燥的三元共聚物分散于30mL乙醇中得到A乳液；移取ImL鈦酸正丁酯于19mL乙醇中，劇烈攪拌，得到B溶液；將A乳液轉(zhuǎn)移到B溶液中，超聲混勻，離心后得到產(chǎn)物，干燥； c.N1-B催化劑的制備:將0.01g復合納米球分散于50mL水中，取25mL倒入含有酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、硫酸鎳、硼氫化鈉的鍍鎳溶液中，90°C下機械攪拌2h，反應結(jié)束后，離心，反復用水離心，將得到的催化劑干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的N1-B催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟c中酒石酸鉀鈉的濃度為108g/L，氫氧化鈉的濃度為50g/L，硫酸鎳的濃度為39.8g/L，硼氫化鈉的濃度為 1.6-6.7g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的N1-B催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟c中硼氫化鈉的濃度為5g/L。
5.如權(quán)利要求1所述的高分子無機復合納米球負載的N1-B催化劑在催化硼氫化鈉和水解制氫反應中的應用。
【文檔編號】B01J31/38GK104014375SQ201410242469
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】董堅, 蔡豪坤, 林琳, 鹿萍, 何寧德 申請人:紹興文理學院