[發(fā)明專利]用于室溫下肼分解制氫的鎳基金屬催化劑及其制備和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110037340.8
• 申請日: 2011-02-14
• 公開（公告）號: CN102631932A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張濤;賀雷;黃延強(qiáng);王曉東;王愛琴
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;C01B3/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.用于室溫下肼分解制氫的鎳基金屬催化劑，其特征在于，催化劑的通式為X/M-N，X為貴金屬Pt、Ir、Au、Rh、Ru、Pd中的一種或兩種以上組合；M為Ni，或Ni與Co、Mg、Cu中的一種或兩種以上組合；N為Al₂O₃，或Al₂O₃與Fe、Mn的氧化物中的一種或兩種以上組合；N中的非氧元素與M的原子比為1～5∶1；

所述的催化劑中，X的重量為催化劑總重量的0～30％，其中Ni的擔(dān)載量為10～80wt％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基金屬催化劑，其特征在于：所述的催化劑中，X的含量為0時，催化劑為單活性中心催化劑，X的含量不為0時，催化劑為雙活性中心催化劑。

3.一種權(quán)利要求1所述鎳基金屬催化劑的制備方法，其特征在于：

(1)水滑石前軀體的制備

將配方量的金屬M和N的可溶性鹽溶于去離子水中溶解，得到M+N的濃度為0.10mol/L的溶液，配置濃度為0.15mol/L的堿溶液50mL并置于20～50℃水浴鍋中，在攪拌下將等體積的金屬鹽溶液加入堿液中，堿液中逐漸有沉淀析出；充分沉淀后調(diào)節(jié)體系的pH為9～11，然后將水浴溫度升至50～80℃，在該溫度下晶化1～24h，將晶化后的物質(zhì)依次經(jīng)過過濾、洗滌、烘干處理后，得到水滑石前軀體；

M為Ni，或Ni與Co、Mg、Cu中的一種或兩種以上組合，N為Al₂O₃，或Al₂O₃與Fe、Mn的氧化物中的一種或兩種以上組合；

(2)鎳基金屬催化劑的制備

A.將步驟1)得到的水滑石前軀體進(jìn)行還原反應(yīng)處理，即可得到單活性中心金屬催化劑；

或B.將步驟1)得到的1g水滑石前軀體分散于100mL去離子水中，在50～80℃水浴中攪拌6～24h，然后將貴金屬X的前驅(qū)體溶液緩慢加入其中，以沉淀陽離子所需OH-摩爾數(shù)5～10倍的尿素或碳酸銨為沉淀劑，在80～100℃下繼續(xù)攪拌8～24h，沉淀物經(jīng)過濾、洗滌、烘干以及還原過程，得到雙活性中心催化劑；

X為貴金屬Pt、Ir、Au、Rh、Ru、Pd中的一種或兩種以上組合。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎳基金屬催化劑的制備，其特征在于：步驟1)中所述的堿溶液中的堿為摩爾比為0.5～1.5∶1的NaOH和Na₂CO₃的水溶液。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎳基金屬催化劑的制備，其特征在于：步驟2)A和B中所述的還原過程為在10％H₂/He混合氣體中還原0.5～2h。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎳基金屬催化劑的制備，其特征在于：步驟2)B中所述的貴金屬X的前驅(qū)體為其可溶性的酸或氯化物鹽溶液。

7.一種權(quán)利要求1所述鎳基金屬催化劑的應(yīng)用，其特征在于：其可應(yīng)用于純肼或水合肼分解制備氫氣的反應(yīng)中。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鎳基金屬催化劑的應(yīng)用，其特征在于：反應(yīng)溫度為20～50℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鎳基金屬催化劑的應(yīng)用，其特征在于：所述的催化劑在使用前需要經(jīng)過預(yù)處理，預(yù)處理過程為將催化劑于300～800℃下，在10％H₂/He混合氣體中還原0.5～2h。