一種滸苔基水凝膠負(fù)載納米金屬催化硼氫化鈉生產(chǎn)氫氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型催化產(chǎn)氫的方法，尤其是以滸苔基水凝膠為載體制備納米金屬并用于催化產(chǎn)氫，屬于化學(xué)催化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水凝膠是一種具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚合物，能保持一定的形狀，能吸收大量的水。滸苔基水凝膠是由藻類植物滸苔和丙烯酸為主要原料合成的新型水凝膠，可降解能力強(qiáng)，屬于綠色化學(xué)產(chǎn)品，同時(shí)具有較強(qiáng)的吸附重金屬離子能力，可用于處理行業(yè)污水中的重金屬離子。滸苔基水凝膠的這些特點(diǎn)為以其作為載體制備納米金屬提供了可能。
[0003]納米金屬顆粒由于尺寸小，表面所占的體積百分?jǐn)?shù)大，表面的鍵態(tài)和電子態(tài)與顆粒內(nèi)部不同，表面原子配位不飽和性導(dǎo)致大量的懸鍵和不飽和鍵，使得納米金屬粒子具有很高的表面活性。粒徑越小，表面原子數(shù)所占比例越大，比表面積越大，表面光滑程度越差，形成凹凸不平的原子臺(tái)階，增加了化學(xué)反應(yīng)的接觸面，使其具有優(yōu)良的催化性能?，F(xiàn)代化學(xué)過(guò)程80%以上都是催化過(guò)程，因此催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中扮演著重要的角色。另外從減少污染，加強(qiáng)“綠色”化學(xué)工業(yè)的角度考慮，也需要高效催化劑。納米金屬粒子的優(yōu)異催化性質(zhì)使其在催化領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前納米金屬催化劑主要有兩種，其一是金屬納米粒子催化劑，其二是負(fù)載型的金屬納米粒子催化劑。
[0004]安全、高效的儲(chǔ)氫和供氫系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用所必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。硼氫化鈉水解制氫技術(shù)被認(rèn)為是一種安全、高效和實(shí)用性強(qiáng)的制氫技術(shù)。原理如下:NaBH4+2H20 = NaB02+4H2 ?。其優(yōu)點(diǎn)主要有:⑴儲(chǔ)氫效率高。(2)氫氣純度高。(3)反應(yīng)啟動(dòng)快。(4)安全性高。(5)副產(chǎn)物可回收利用。通過(guò)添加催化劑并控制與硼氫化鈉溶液接觸的催化劑的量，就可控制產(chǎn)氫速度和產(chǎn)氫量，因此是一種理想的現(xiàn)場(chǎng)制氫技術(shù)。
[0005]中國(guó)專利文件CN103420335A(申請(qǐng)?zhí)?201210387146.7)公開(kāi)了一種用于產(chǎn)生氫氣的組合物、反應(yīng)器、裝置及生產(chǎn)氫氣的方法。所述組合物包含硼氫化鈉和填充劑；所述填充劑是在堿性或中性條件中，且在130°C到140°C的溫度下，仍保持化學(xué)穩(wěn)定，且溶解度小于10g/100g水的物質(zhì)；所述填充劑的堆積體積，是所述硼氫化鈉的堆積體積的0.02倍?16倍；所述填充劑相對(duì)于所述硼氫化鈉的質(zhì)量比，小于或等于2: 1;所述的填充劑的堆積比重小于16 ;所述填充劑的平均粒徑小于所述硼氫化鈉的平均粒徑。但是，該方法對(duì)于填充劑需要特別制備，成本較高。
[0006]中國(guó)專利文件CN 102824913A(申請(qǐng)?zhí)?201210334379.0)公開(kāi)了一種硼氫化鈉水解制氫催化劑的制備方法，以金屬鋰、氧化鋁和有色金屬氧化物為起始原料，鋰和氧化鋁的摩爾比為2: 1-3: 1，有色金屬氧化物為氧化鋁摩爾數(shù)的5-30mol%;利用機(jī)械球磨混合、高溫煅燒還原等方法制備混合均勻的催化劑前驅(qū)體，然后前驅(qū)體與水反應(yīng)，選擇合適的硼氫化鈉有機(jī)物水溶液和煅燒溫度，實(shí)現(xiàn)LiA12 (0H) 7及煅燒產(chǎn)物均勻包覆有色金屬。但是，該催化劑制備步驟繁瑣，而且成本較高。
[0007]目前，利用滸苔基水凝膠負(fù)載納米金屬催化硼氫化鈉生產(chǎn)氫氣的方法，未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種滸苔基水凝膠負(fù)載納米金屬催化硼氫化鈉生產(chǎn)氫氣的方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種滸苔基水凝膠負(fù)載納米金屬催化硼氫化鈉生產(chǎn)氫氣的方法，包括步驟如下:
[0011](1)將滸苔基水凝膠置于重金屬離子溶液中，在室溫條件下震蕩吸附10-30h ;
[0012](2)取出步驟(1)吸附完成后的滸苔基水凝膠，用水清洗去除未吸附的重金屬離子;
[0013](3)將步驟(2)清洗完成后的滸苔基水凝膠置于硼氫化鈉溶液中，在室溫條件下連續(xù)攪拌2-10h，將吸附于滸苔基水凝膠上的重金屬離子轉(zhuǎn)化為納米金屬，得負(fù)載納米金屬的滸苔基水凝膠；
[0014](4)將步驟(3)得到的負(fù)載納米金屬的滸苔基水凝膠置于硼氫化鈉溶液中，在攪拌條件下生產(chǎn)氫氣。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(1)中所述的重金屬離子為銅離子、鎳離子、鉛離子或鈷咼子；
[0016]優(yōu)選的，所述的重金屬離子溶液的濃度為50-2000mg/L，更優(yōu)選1000_1500mg/L ;
[0017]優(yōu)選的，吸附時(shí)間為15_25h。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(2)中清洗的方式為:用水浸泡；更優(yōu)選每4_6h換一次水，浸泡20-30h。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(3)中所述的硼氫化鈉溶液的濃度為2-10g/L。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(4)中所述的硼氫化鈉溶液的濃度為l_3g/L ;
[0021]優(yōu)選的，負(fù)載納米金屬的滸苔基水凝膠的質(zhì)量與硼氫化鈉溶液的體積之比為100-500mg/L ；
[0022]優(yōu)選的，攪拌條件下生產(chǎn)氫氣的溫度為30_60°C。
[0023]本發(fā)明所述的滸苔基水凝膠為現(xiàn)有技術(shù)制備得到，可參見(jiàn)中國(guó)專利文件CN104761681A(申請(qǐng)?zhí)?201510203389.4)。
[0024]本發(fā)明步驟(3)得到的負(fù)載納米金屬的滸苔基水凝膠可儲(chǔ)存在充氮?dú)獾娜ルx子水中，常溫密封保存。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0026]1、原料滸苔基水凝膠屬于綠色化學(xué)產(chǎn)品，且廉價(jià)易得，故降低了成本。
[0027]2、制備納米金屬過(guò)程中吸附了大量重金屬離子，故本發(fā)明可以處理行業(yè)廢水的同時(shí)用于催化硼氫化鈉溶液生產(chǎn)氫氣，具有很好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0028]3、本發(fā)明吸附在滸苔基水凝膠的納米金屬可以回收利用。
[0029]4、本發(fā)明提高了硼氫化鈉產(chǎn)氫速率。
[0030]5、本發(fā)明所用的負(fù)載納米金屬的滸苔基水凝膠催化效果好，并且可以循環(huán)利用?！靖綀D說(shuō)明】
[0031]圖1本發(fā)明實(shí)施例1所得負(fù)載納米銅的滸苔基水凝膠的掃描電鏡圖。
[0032]圖2本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例1中溫度對(duì)產(chǎn)氫效果的影響。
[0033]圖3本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例2中負(fù)載納米鎳的滸苔基水凝膠的加入量對(duì)產(chǎn)氫效果的影響。
[0034]圖4本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例3中硼氫化鈉的加入量對(duì)產(chǎn)氫效果的影響。
[0035]圖5本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例4中鎳離子溶液濃度的大小對(duì)產(chǎn)氫效果的影響。
[0036]圖6本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例5中納米金屬的重復(fù)利用效率對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。
[0038]實(shí)施例中所用滸苔基水凝膠為現(xiàn)有技術(shù)制備，參照中國(guó)專利文件201510203389.4，其他原料市場(chǎng)購(gòu)得。
[0039]實(shí)施例1、
[0040]一種滸苔基水凝膠負(fù)載納米金屬催化硼氫化鈉生產(chǎn)氫氣的方法，包括步驟如下:
[0041](1)取滸苔基水凝膠0.05g于燒杯中，加入100ml銅離子含量為1000mg/L的硝酸銅溶液，在室溫條件下震蕩吸附24h ;
[0042](2)取出步驟(1)吸附銅離子后的滸苔基水凝膠，用足量的去離子水浸泡，洗掉未吸附于水凝膠上的銅離子，