CN111939930B - 一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用 - Google Patents
一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111939930B CN111939930B CN202010960870.9A CN202010960870A CN111939930B CN 111939930 B CN111939930 B CN 111939930B CN 202010960870 A CN202010960870 A CN 202010960870A CN 111939930 B CN111939930 B CN 111939930B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon quantum
- quantum dot
- composite material
- ruthenium alloy
- alloy composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 105
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 229910000929 Ru alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- VLWBWEUXNYUQKJ-UHFFFAOYSA-N cobalt ruthenium Chemical compound [Co].[Ru] VLWBWEUXNYUQKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- JBANFLSTOJPTFW-UHFFFAOYSA-N azane;boron Chemical compound [B].N JBANFLSTOJPTFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 claims description 8
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 6
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 4
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- -1 and meanwhile Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
- B01J23/8913—Cobalt and noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
- C01B3/065—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents from a hydride
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于氨硼烷水解技术领域,公开一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用。制备浓度为2‑6 g/L的碳量子点溶液;以摩尔比计,Co∶Ru=1∶(1‑0.1),将Co的水溶性盐和Ru的水溶性盐充分溶解于碳量子点溶液中,160‑200℃水热4‑10 h,离心,烘干,得到前驱体粉末;将前驱体粉末置于惰性气氛下,400‑800℃焙烧4‑8 h,即得碳量子点负载钴钌合金复合材料。碳量子点负载钴钌合金复合材料作为氨硼烷产氢催化剂的应用。本发明通过碳量子点与钴钌合金纳米颗粒复合,可以提供更大的比表面积,使金属纳米粒子更加均匀地分散在材料表面,碳膜的支撑作用可有效避免长循环后颗粒长大及团聚的作用;利用碳量子点和钴钌合金的互相协同作用,提高催化活性。
Description
技术领域
本发明属于氨硼烷水解技术领域,特别涉及一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用。
背景技术
近年来,随着环境污染问题及能源危机的日益严重,越来越多的研究者渴望寻找一种对环境友好的新能源体系代替传统的化石燃料。氢能是一种理想的清洁、无毒、储量丰富的能源载体,因其反应速率快、放氢容量高等优点具有无可比拟的潜在开发价值。在各种化学储氢材料中,氨硼烷(NH3BH3)受到广大研究者的关注,它的质量储氢密度高达19.6%,具有释氢温度适宜、放氢过程安全无毒、热稳定和化学稳定的特质。
传统的氨硼烷产氢催化剂一般以贵金属纳米粒子为主。尽管贵金属具有很高的催化活性,但是因其价格昂贵、生产成本高,难以实现工业化生产。为了降低催化剂生产成本,提高催化剂催化活性,在贵金属中掺入少量非贵金属合金催化剂成为了一种最佳选择。金属纳米粒子由于具有较高的表面能容易发生团聚,从而造成催化剂活性降低,为了提高催化剂的催化活性和稳定性,寻找比表面积大、稳定性好的载体十分关键。
发明内容
为解决现有技术金属纳米粒子团聚以及催化剂成本高的问题,本发明的目的旨在提供一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用,本发明通过碳量子点与钴钌合金纳米颗粒复合,可以提供更大的比表面积,使金属纳米粒子更加均匀地分散在材料表面,碳膜的支撑作用可有效避免长循环后颗粒长大及团聚的作用;同时,利用碳量子点和钴钌合金的互相协同作用,提高催化活性。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:
一种碳量子点负载钴钌合金复合材料的制备方法,步骤如下:
(a)、制备浓度为2-6 g/L的碳量子点溶液;
(b)、以摩尔比计,Co∶Ru =1∶(1-0.1),将Co的水溶性盐和Ru的水溶性盐充分溶解于步骤(a)所得碳量子点溶液中,160-200 ℃水热4-10 h,离心,烘干,得到前驱体粉末;其中,每100 mL碳量子点溶液加入以Co计1-0.5 mmol的Co的水溶性盐;
(c)、将步骤(b)所得前驱体粉末置于惰性气氛下,400-800 ℃焙烧4-8 h,即得碳量子点负载钴钌合金复合材料。
较好地,步骤(a)中,以烟丝为原料,采用水热法制备碳量子点溶液。
较好地,步骤(a)的具体过程为:以烟丝∶水=1-3 g∶100 mL计,将烟丝加入水中,120-240 ℃水热4-10 h,冷却至室温后,过滤,得到碳量子点溶液。
较好地,步骤(b)中,离心转速为8000-12000 rpm,离心时间为10-30 min。
较好地,步骤(b)中,烘干方法为真空烘干。
一种利用所述制备方法制备的碳量子点负载钴钌合金复合材料。
所述的碳量子点负载钴钌合金复合材料作为氨硼烷产氢催化剂的应用。
本发明中,碳量子点(CQDs)是一种新型的零维纳米材料,尺寸一般在10nm以内,表面具有丰富的官能团,极易与金属离子结合,同时很容易自交联形成碳膜,可有效避免金属纳米粒子的团聚,是一种理想的催化剂载体。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明采用简单的水热法制备了碳量子点负载钴钌合金复合材料催化剂,由于碳量子点的限域作用,限制钴钌合金粒子的长大,且分散均匀,实现合金粒子与碳点的协同催化;
2、本发明中采用低含量的钌降低了催化剂的生产成本,碳量子点和钴钌合金的协同作用,有效地提高了复合材料的稳定性,同时提高催化氨硼烷水解制氢的活性和循环稳定性;
3、本发明提供的技术方案原料廉价易得,工艺简单,易于实施,适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的碳量子点透射电镜图。
图2为本发明实施例1制备的碳量子点荧光吸收和紫外图谱。
图3为本发明实施例2制备的CoRu0.5/CQDs复合材料透射电镜图。
图4为本发明制备的CoRux/CQDs复合材料XRD图。
图5为本发明制备的CoRux/CQDs复合材料拉曼光谱图。
图6为本发明制备的CoRux/CQDs复合材料以及对比样品Co/CQDs、对比样品Ru/CQDs在298K温度下催化氨硼烷制氢的曲线图。
图7为本发明实施例2制备的CoRu0.5/CQDs复合材料在不同温度下催化氨硼烷制氢的曲线图和阿累尼乌斯曲线图。
图8为本发明实施例2制备的CoRu0.5/CQDs复合材料与现有技术制备的Ru@SC-CDs的氨硼烷产氢效果对比。
图9为本发明实施例2制备的CoRu0.5/CQDs复合材料在298K温度下氨硼烷产氢循环效果图。
图10为现有技术制备的Ru@SC-CDs在298K温度下氨硼烷产氢循环效果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明做进一步说明。应理解,以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
实施例1
一种碳量子点负载钴钌合金复合材料的制备:
(a)、称取2 g烟丝,加入到150 mL水热反应釜中,加入100 mL去离子水,在180 ℃温度下水热4 h,冷却至室温后,过滤,得到4 g/L的黄褐色碳点溶液;
(b)、称取Co(NO3)2·6H2O 291 mg,加入到上述溶液中,搅拌30 min,然后按照摩尔比Co∶Ru=1∶1计加入RuCl3·3H2O,搅拌1.5 h,然后将得到的黑色溶液转移至150 mL水热反应釜中,在200 ℃温度下水热8 h,冷却至室温后,将产物在10000 rpm转速下离心10 min,将得到的沉淀在60 ℃真空干燥,得到前驱体粉末;
(c)、最后将上述前驱体粉末在氮气气氛下,600 ℃焙烧6 h,得到碳量子点负载钴钌合金复合材料,标记为CoRu/CQDs复合材料。
实施例2
一种碳量子点负载钴钌合金复合材料的制备:
(a)、同实施例1;
(b)、称取Co(NO3)2·6H2O 291 mg,加入到上述溶液中,搅拌30 min,然后按照摩尔比Co∶Ru=1∶0.5计加入RuCl3·3H2O,搅拌1.5 h,然后将得到的黑色溶液转移至150 mL水热反应釜中,在200 ℃温度下水热8 h,冷却至室温后,将产物在10000 rpm转速下离心10min,将得到的沉淀在60 ℃真空干燥,得到前驱体粉末;
(c)、同实施例1,将所得碳量子点负载钴钌合金复合材料标记为CoRu0.5/CQDs复合材料。
实施例3
一种碳量子点负载钴钌合金复合材料的制备:
(a)、同实施例1;
(b)、称取Co(NO3)2·6H2O 145.5 mg,加入到上述溶液中,搅拌30 min,然后按照摩尔比Co∶Ru=1∶0.3计加入RuCl3·3H2O,搅拌1.5 h,然后将得到的黑色溶液转移至150 mL水热反应釜中,在200 ℃温度下水热8 h,冷却至室温后,将产物在10000 rpm转速下离心10min,将得到的沉淀在60 ℃真空干燥,得到前驱体粉末;
(c)、同实施例1,将所得碳量子点负载钴钌合金复合材料标记为CoRu0.3/CQDs复合材料。
实施例4
一种碳量子点负载钴钌合金复合材料的制备:
(a)、同实施例1;
(b)、称取Co(NO3)2·6H2O 145.5 mg,加入到上述溶液中,搅拌30 min,然后按照摩尔比Co∶Ru=1∶0.1计加入RuCl3·3H2O,搅拌1.5 h,然后将得到的黑色溶液转移至150 mL水热反应釜中,在200 ℃温度下水热8 h,冷却至室温后,将产物在10000 rpm转速下离心10min,将得到的沉淀在60 ℃真空干燥,得到前驱体粉末;
(c)、同实施例1,将所得碳量子点负载钴钌合金复合材料标记为CoRu0.1/CQDs复合材料。
对比样品Co/CQDs的制备:
(a)、同实施例1;
(b)、称取Co(NO3)2·6H2O 291 mg,加入到上述溶液中,搅拌2 h,然后将得到的棕褐色溶液转移至150 mL水热反应釜中,在200 ℃温度下水热8 h,冷却至室温后,将产物在10000 rpm转速下离心10 min,将得到的沉淀在60 ℃真空干燥,得到前驱体粉末;
(c)、同实施例1,所得产物是碳量子点负载钴复合材料,标记为Co/CQDs复合材料。
对比样品Ru/CQDs的制备:
(a)、同实施例1;
(b)、称取RuCl3·3H2O 207 mg,加入到上述溶液中,搅拌2 h,然后将得到的棕褐色溶液转移至150 mL水热反应釜中,在200 ℃温度下水热8 h,冷却至室温后,将产物在10000rpm转速下离心10 min,将得到的沉淀在60 ℃真空干燥,得到前驱体粉末;
(c)、同实施例1,所得产物是碳量子点负载钌复合材料,标记为Ru/CQDs复合材料。
图1是本发明实施例1制备的碳量子点透射电镜图。由图1可知:所制备的碳量子点分布均匀,粒径大小统一,约为4.11 nm。
图2为本发明实施例1制备的碳量子点荧光吸收和紫外图谱。由图2可知:所制备的碳量子点最大发射波长为510 nm,最大激发波长为480 nm,具有蓝绿色荧光;在275 nm处出现紫外吸收峰,为C=C的π→π*跃迁。
图3为本发明实施例2制备的CoRu0.5/CQDs复合材料透射电镜图。由图3可知:所制备的复合材料均匀地分散在碳量子点交联形成的碳膜上,分散性良好。
图4为本发明制备的CoRux/CQDs复合材料XRD图。由图4可知:在25°左右都有一个较宽的衍射峰,这个衍射峰对应于石墨化碳的(002)晶面,说明高温焙烧后形成的碳膜具有一定的石墨化程度,证明了碳层的存在;并且随着Ru含量的增加,衍射峰强度逐渐增加,说明样品的结晶性随着Ru含量的增加而增加。
图5为本发明制备的CoRux/CQDs复合材料拉曼光谱图。由图5可知:样品均显示明显的D峰(1340 cm−1)和G峰(1572 cm−1),D峰和G峰的强度比值可以说明材料中的缺陷,经过计算CoRu/CQDs、CoRu0.5/CQDs、CoRu0.3/CQDs、CoRu0.1/CQDs的强度比分别为0.97、1.09、0.95、0.95。CoRu0.5/CQDs具有最大的强度比,说明CoRu0.5/CQDs中含有的缺陷位点最多,最有利于催化反应的进行。
催化性能评估:
上述碳量子点负载钴钌合金复合材料的性能通过催化水解氨硼烷制氢类进行评估,采用排水集气法收集氢气:称取10 mg催化剂,加入到20 mL双口圆底烧瓶中,加入5 mL去离子水超声分散均匀,放置于298 K恒温水浴锅中,500转/分钟搅拌;称取45 mg氨硼烷溶于5 mL去离子水中;将双口烧瓶的其中一个口接到充满水的气体滴定管上测量氢气体积变化,双口烧瓶的另一个口接到一个漏斗上;将配制好的氨硼烷溶液加入到双口烧瓶的漏斗中,冒第一个气泡开始计时,不再产生气泡时计时结束。
图6为本发明制备的CoRux/CQDs复合材料以及对比样品Co/CQDs、对比样品Ru/CQDs在298K温度下催化氨硼烷制氢的曲线图。由图6可知:CoRu/CQDs复合材料,消耗1分钟27秒产生95 mL氢气,转化频率(TOF)为205.5 mol(H2) min-1g-1;CoRu0.5/CQDs复合材料,消耗59秒产生95 mL氢气,转化频率(TOF)为303.1 mol(H2) min-1g-1;CoRu0.3/CQDs复合材料,消耗1分钟35秒产生95 mL氢气,转化频率(TOF)为188.7 mol(H2) min-1g-1;CoRu0.1/CQDs复合材料,消耗2分钟1秒产生95 mL氢气,转化频率(TOF)为149.3 mol(H2) min-1g-1。结果表明:实施例2制备的CoRu0.5/CQDs复合材料的催化效果最佳。
图7为本发明实施例2制备的CoRu0.5/CQDs复合材料在不同温度下催化氨硼烷制氢的曲线图和阿累尼乌斯曲线图。由图可知:随着反应温度的升高,CoRu0.5/CQDs的催化活性逐渐增加。根据Arrhenius方程计算,得到反应的表观活化能为39.29 kJ mol−1,较低的反应活化能能够更有利于反应的进行,进而说明了CoRu0.5/CQDs是一种有广泛应用前景的催化剂。
为了验证本发明制备的CoRu0.5/CQDs复合材料的催化水解氨硼烷制氢效果,本发明还将其与本发明课题组制备的Ru@SC-CDs(Self-crosslinking carbon dots loadedruthenium dots as an efficient and super-stable hydrogen productionelectrocatalyst at all pH values. Nano Energy,65(2019)104023)做了催化水解氨硼烷制氢比较实验,比较实验过程采用前述的排水集气法,比较结果如下:
图8为本发明实施例2制备的CoRu0.5/CQDs复合材料与现有技术制备的Ru@SC-CDs的氨硼烷产氢效果对比。由图8可知:相同条件下,Ru@SC-CDs需要2.5分钟产生95mL氢气,催化效果低于本发明制备的CoRu0.5/CQDs(59秒)。
图9为本发明实施例2制备的CoRu0.5/CQDs复合材料在298K温度下循环回收催化氨硼烷制氢的曲线图;图10为现有技术制备的Ru@SC-CDs在298K温度下氨硼烷产氢循环效果图。从循环效果图9-10可以看出:Ru@SC-CDs循环第4次开始,催化效果明显下降,稳定性差于本发明制备的CoRu0.5/CQDs循环效果(7次开始衰减)。
Claims (4)
1.一种碳量子点负载钴钌合金复合材料作为氨硼烷产氢催化剂的应用,其特征在于,碳量子点负载钴钌合金复合材料的制备步骤如下:
(a)、以烟丝为原料,采用水热法制备浓度为2-6 g/L的碳量子点溶液;
(b)、以摩尔比计,Co∶Ru=1∶(1-0.1),将Co的水溶性盐和Ru的水溶性盐充分溶解于步骤(a)所得碳量子点溶液中,160-200 ℃水热4-10 h,离心,烘干,得到前驱体粉末;其中,每100 mL碳量子点溶液加入以Co计1-0.5 mmol的Co的水溶性盐;
(c)、将步骤(b)所得前驱体粉末置于惰性气氛下,400-800 ℃焙烧4-8 h,即得碳量子点负载钴钌合金复合材料。
2.如权利要求1所述的碳量子点负载钴钌合金复合材料作为氨硼烷产氢催化剂的应用,其特征在于,步骤(a)的具体过程为:以烟丝∶水=(1-3) g∶100 mL计,将烟丝加入水中,120-240 ℃水热4-10 h,冷却至室温后,过滤,得到碳量子点溶液。
3.如权利要求1所述的碳量子点负载钴钌合金复合材料作为氨硼烷产氢催化剂的应用,其特征在于:步骤(b)中,离心转速为8000-12000 rpm,离心时间为10-30 min。
4.如权利要求1所述的碳量子点负载钴钌合金复合材料作为氨硼烷产氢催化剂的应用,其特征在于:步骤(b)中,烘干方法为真空烘干。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010960870.9A CN111939930B (zh) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | 一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010960870.9A CN111939930B (zh) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | 一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111939930A CN111939930A (zh) | 2020-11-17 |
CN111939930B true CN111939930B (zh) | 2023-04-21 |
Family
ID=73357291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010960870.9A Active CN111939930B (zh) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | 一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111939930B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113155910B (zh) * | 2020-12-18 | 2022-07-19 | 中国石油大学(华东) | 碳量子点-四氰合镍酸钴复合材料的氨气传感器制备方法及其应用 |
CN112871160B (zh) * | 2021-01-21 | 2023-09-12 | 中南大学深圳研究院 | 一种三维多孔碳负载的Rh基催化剂的制备方法及其产品与应用 |
CN113083325A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-07-09 | 郑州大学 | 一种氨硼烷水解制氢用催化剂Ru1-xCox/P25及其制备方法 |
CN113839024B (zh) * | 2021-09-22 | 2022-09-09 | 郑州大学 | 一种均匀负载小尺寸催化剂的自支撑纺丝硫正极宿主材料、制备方法及其应用 |
CN115948728A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-11 | 惠州金晟新电子科技有限公司 | 化学镀铜活化液及其用于化学镀铜的方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106334566A (zh) * | 2016-07-29 | 2017-01-18 | 湖北大学 | 一种核壳结构负载型碳纳米管催化剂及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107195465A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-22 | 上海应用技术大学 | 一种碳量子点‑四氧化三钴复合电极材料及其制备方法 |
CN107376996A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-11-24 | 湖北大学 | 一种氨硼烷水解释氢用钌钴双金属纳米负载型催化剂及其制备方法 |
CN109136968B (zh) * | 2018-10-30 | 2020-05-22 | 郑州大学 | 一种电解水产氢用碳量子点膜/Ru纳米晶及其制备方法 |
CN109569651B (zh) * | 2018-11-20 | 2021-09-24 | 郑州大学第一附属医院 | 一种双功能催化剂RuCo@HCSs及其制备方法和应用 |
-
2020
- 2020-09-14 CN CN202010960870.9A patent/CN111939930B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106334566A (zh) * | 2016-07-29 | 2017-01-18 | 湖北大学 | 一种核壳结构负载型碳纳米管催化剂及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111939930A (zh) | 2020-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111939930B (zh) | 一种碳量子点负载钴钌合金复合材料及其制备方法、应用 | |
CN104941674B (zh) | 一种活性炭上负载磷化钴的催化剂及其制备方法和应用 | |
CN109759064B (zh) | 一种Co@C/生物质催化剂及其制备方法和应用 | |
CN111905782B (zh) | 基于Ru/r-CoP复合材料水解制氢催化剂的制备方法 | |
Dou et al. | Shaggy-like Ru-clusters decorated core-shell metal-organic framework-derived CoOx@ NPC as high-efficiency catalyst for NaBH4 hydrolysis | |
CN110624550B (zh) | 一种原位碳包覆的铜镍合金纳米颗粒光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN107321373B (zh) | 掺杂碳负载过渡金属硼化物纳米多功能催化剂及制备方法 | |
CN113042085B (zh) | 一种氮磷双掺杂石墨烯负载镍钴钯纳米催化剂的制备方法及应用 | |
Chen et al. | 2D ultrathin CoP modified Mn x Cd 1− x S with controllable band structure and robust photocatalytic performance for hydrogen generation | |
CN113522288B (zh) | 用于催化氨硼烷水解制氢的催化剂及其制备方法和应用 | |
CN113410473B (zh) | 基于壳聚糖修饰纤维素气凝胶的铁镍多酚网络纳米复合碳材料电催化剂及其制备方法 | |
CN112028062B (zh) | 一种水热法制备洋葱状纳米石墨球的方法 | |
CN117443428A (zh) | 一种复合催化剂及其制备方法与应用 | |
CN113981481B (zh) | 负载铜纳米颗粒的一维碳基纳米材料的制备方法及应用 | |
CN113856753B (zh) | 一种COF-5/CoAl-LDH异质结复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN112981446B (zh) | 一种用于高效电解水析氢的多级催化结构复合材料及其制备方法 | |
CN114516616A (zh) | 一种将等离激元金属与钴卟啉催化剂耦合协同催化高效的产氢反应的方法 | |
CN117049612A (zh) | 一种湿化学法一次性合成硫化钯Pd4S空心球的方法 | |
CN114232015A (zh) | 一种管状MoO2/C复合材料的制备与应用 | |
CN113441186A (zh) | 一种金属有机框架基三元复合材料及其制备方法 | |
CN115283002B (zh) | 氮化碳-磷化镍-结晶红磷复合光催化剂制备方法及应用 | |
CN113926479B (zh) | 一种钾钼硫/氮化镍复合材料及其制备方法和应用 | |
Preuss et al. | Hydrothermal carbon materials for the oxygen reduction reaction | |
CN118022811A (zh) | 一种10% Co@MoS2/MoO3-x/C3N4光催化剂在光催化氨硼烷水解产氢上的应用 | |
Xu et al. | In situ anchoring of Ni12P5 on ZnIn2S4 for efficient and stable photocatalytic H2 evolution |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |