[發明專利]一種制氫催化劑及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201710492721.2
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107335428A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 俞秀英
• 申請（專利權）人: 俞秀英
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J37/08;C01B3/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 胡彬

技術領域

本發明屬于催化劑領域，涉及一種制氫催化劑及其制備方法和用途，尤其涉及一種用于硼氫化物水解制氫的制氫催化劑及其制備方法和用途。

背景技術

氫能是公認的清潔能源，它的來源廣，資源極其豐富，最有希望在未來替代化石能源。然而，要將氫能作為能源造福人類還面臨著三大難題：大量、廉價的制氫；安全方便的儲運；廣泛經濟的應用形式等。因此，國際社會給予了高度重視，各國政府都投入了大量的人力和物力進行學術研究和應用開發。

燃料電池是一種高效的發電裝置，以氫為燃料，用來發電。如汽車使用燃料電池，利用氫和氧化學反應，它所產生的只是電、熱和水蒸氣，唯一的副產品就是水，真正達到排放零污染燃料電池的推廣應用，其社會效益也是十分明顯的。作為零排放的燃料電池車的推廣應用，將極大地減少城市的空氣污染，改善人們的居住環境，而燃料電池走向大規模應用的關鍵是安全高效的供氫系統。

由于硼氫化物尤其是硼氫化鈉具有高度的穩定性和理想的儲氫率(理論儲氫率10.8wt％)，放氫速度快，易于控制，啟動速度快，反應產物不會對催化劑產生毒害作用等優勢，吸引了大批研究者的目光。

以硼氫化鈉為例，其制氫的原理是：將原料NaBH₄加入堿配成一定濃度的溶液，在一定的條件下，不受溫度和振動的影響保持一定的穩定性，當需要時令其與一種特殊的催化劑接觸，在常溫常壓下立即發生激烈的催化水解反應，放出大量的氫氣。其反應式如下：

NaBH₄(水相)+2H₂O＝4H₂+NaBO₂(水相)

可見，1摩爾的NaBH₄可獲得4摩爾的H₂，是一種可快速得到氫氣資源的生產方法。而如何制備高效優質廉價長壽命的催化劑便是硼氫化物制氫能否順利、高效進行的關鍵。

目前，用于硼氫化物制氫的催化劑制備形式有兩種，其一，是以貴金屬為主的離子型催化劑，具有粒度小比表面積大，活性高等優點。

CN 102029155 A公開了一種制氫催化劑，包括：8wt％～12wt％的Pd、50wt％～60wt％的Au、12wt％～29wt％的C和6wt％～21wt％的WO₃。其制備方法，包括：將鎢酸鈉和鹽酸置于碳的懸濁液中進行反應，將反應產物煅燒后得到中間體WO₃/C；將所述中間體在水中分散，得到中間體的懸濁液；將氯金酸、氯鈀酸和硼氫化鈉置于所述中間體的懸濁液中進行反應，得到制氫催化劑。該發明所制得的催化劑反應不易控制，且回收困難，造成浪費。

其二，為化學鍍催化劑，即將活性組分通過化學鍍的方式吸附在載體表面，該種方法使反應控制方便，且回收方便。

CN 101347736 A公開了一種制氫、儲氫技術及材料，具體為一種用于硼氫化物催化水解制氫催化劑及其制備方法，解決粉體催化劑在催化水解固液反應體系中直接應用會造成催化劑流失、催化水解反應難于控制及水解副產物難于回收等問題。催化劑是由活性組分和載體組成，活性組分是由一種或數種過渡金屬、稀土金屬或貴金屬和類金屬組成的二元、三元或多元合金或貴金屬單質及其組合；活性組分是通過改進的化學鍍技術沉積于載體上，其表面粗糙、多孔，制得催化劑的結構是非晶或納米晶結構。上述催化劑的缺點是隨著使用次數的增加，化學鍍層極易從載體表面脫落，壽命短造成極大浪費。

而后來利用泡沫金屬為基體制得的催化劑很好的解決了上述二者的問題。CN 101396665 A公開了一種固定床雷尼催化劑、其制備方法及其改性的方法。所述固定床雷尼催化劑是由泡沫金屬、鋁粉、無機粘結劑、有機粘結劑、水和合金元素加工制備而成；所述的泡沫金屬為泡沫鎳、泡沫鈷、泡沫鉑或泡沫鈀；所述合金元素為泡沫金屬的0-1wt％，其可以是Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Si、Zr、La、Ce、Mo、W中的一種或其中幾種的混合物。所述固定床雷尼催化劑具有較高的催化活性，較強的機械強度和較長的使用壽命，可用于硼氫化物水解制氫領域。但是該發明所提供的催化劑的成型困難。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種用于硼氫化物水解制氫的制氫催化劑及其制備方法和用途。所述催化劑以氧化鈰、錳氧化物和納米二氧化鈦的組合物作為活性組分，通過三者的協同作用，使制得的制氫催化劑具有較高的催化活性，選擇性以及穩定性。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：