[發明專利]甲醛水溶液直接制氫金負載鈦酸鍶催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410520965.3
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104307519B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 賈立山;潘欣偉;凌楓;龐淇;王莉青
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01J23/66
• 分類號: B01J23/66;C01B3/22
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙)35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種制氫催化劑，尤其是涉及一種甲醛水溶液直接制氫金負載鈦酸鍶(Au/SrTiO₃)催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著經濟的發展，石油等化石能源緊缺和二氧化碳溫室氣體超量排放已經成為當今世界各國共同面對的兩大能源環境問題。清潔的氫能成為解決能源和環境問題的重要選項。傳統的氫氣一般是從煤和石油中轉化的方法得到，其資源的不可再生性限制了其進一步發展。近年來，以有機物，特別是有機污染水溶液制氫的研究引起人們的重視，成為開發可再生清潔能源和環境保護的重點研究領域之一。甲醛水溶液在堿存在下利用納米貴金屬銀納米顆粒直接制氫(International?Journal?of?Hydrogen?Energy?35(2010)7177–7182)。中國專利CN101862656A介紹了一種利用Cu/Fe₃O₄@SiO₂催化劑分解甲醛水溶液產氫解決納米催化劑分離難的問題，但催化劑制備工藝復雜，磁性粒子的磁性受到多種因素的影響，易導致分離效果不佳。近年來出現了負載型甲醛水溶液分解制氫催化劑Ag/γ-Al₂O₃(International?Journal?of?Hydrogen?Energy?39(2014)9114–9120)，但催化甲醛水溶液制氫必須要在堿存在下才能進行，含堿廢水易造成環境污染。

發明內容

本發明的目的在于提供一種甲醛水溶液直接制氫金負載鈦酸鍶(Au/SrTiO₃)催化劑及其制備方法。

所述甲醛水溶液直接制氫金負載鈦酸鍶(Au/SrTiO₃)催化劑，Au的負載量相對于載體SrTiO₃的質量百分比為1％～3％。

所述甲醛水溶液直接制氫金負載鈦酸鍶(Au/SrTiO₃)催化劑的制備方法包括以下步驟：

1)制備鈣鈦礦型SrTiO₃：將鈦酸四丁酯溶于乙醇中，再加入冰乙酸，攪拌后得到鈦酸四丁酯溶液；再將硝酸鍶溶于水中，然后加入鈦酸四丁酯溶液中，得澄清溶膠，烘干后得干凝膠，煅燒后用HNO₃水溶液對SrTiO₃樣品進行濾洗去除雜質(SrCO₃)，得到鈣鈦礦型SrTiO₃；

2)制備甲醛水溶液直接制氫金負載鈦酸鍶(Au/SrTiO₃)催化劑：將洋浦桃葉用水浸泡，得到洋浦桃浸出液，將步驟1)得到的鈣鈦礦型SrTiO₃用氯金酸溶液浸漬，再用洋浦桃浸出液還原，然后抽濾洗滌至濾液中沒有氯離子，將過濾后得到的固體干燥即得甲醛水溶液直接制氫金負載鈦酸鍶(Au/SrTiO₃)催化劑。

在步驟1)中，所述鈦酸四丁酯、乙醇、冰乙酸、水的配比可為(0.02～0.04)mol∶(20～30)ml∶(12.5～25)ml∶20ml，其中，鈦酸四丁酯以mol計算，乙醇、冰乙酸、水以體積計算；硝酸鍶與鈦酸四丁酯中的Sr與Ti的質量比可為1.2∶1；所述水可采用去離子水；所述烘干的溫度可為80℃，烘干的時間可為12～24h；所述煅燒的條件可在750～850℃馬弗爐中煅燒2～4h；所述HNO₃水溶液可采用1M的HNO₃水溶液。

在步驟2)中，所述洋浦桃葉以干重計，洋浦桃葉與水的質量比可為1∶(15～60)；所述用水浸泡的溫度可為80～100℃，用水浸泡的時間可為10～60min；所述氯金酸溶液可采用摩爾濃度為0.097mmol/L氯金酸溶液；所述浸漬的時間可為60～90min；所述還原的溫度可為70～90℃，還原的時間可為0.5～6h；所述抽濾洗滌可采用3～5次；所述干燥的溫度可為60～80℃，干燥的時間可為24～48h。

甲醛水溶液直接制氫在市售常壓水夾套密閉玻璃反應器中進行。稱取甲醛水溶液直接制氫金負載鈦酸鍶(Au/SrTiO₃)催化劑0.1～0.3g，加入裝有濃度為0.40～1.50M甲醛水溶液160ml反應器中，在磁力攪拌下，常壓,反應溫度35～90℃，進行反應，反應所產生的氫氣量采用氣相色譜GC950,TCD檢測器，氬氣為載氣進行測試。