[發(fā)明專利]一種用于水合肼分解產(chǎn)氫的RhCr催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810395260.1
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108607554B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚淇露;盧章輝;黃美玲;陳祥樹
• 申請（專利權(quán)）人: 江西師范大學
• 主分類號: B01J23/652
• 分類號: B01J23/652;C01B3/04
• 代理公司: 南昌華成聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36126
• 代理人: 黃晶

本發(fā)明提供了一種用于水合肼分解產(chǎn)氫的RhCr催化劑及其制備方法。該催化劑采用一步還原法制備，以硼氫化鈉為還原劑，通過還原Rh源和Cr源前驅(qū)體的混合溶液而得。該催化劑在323K下對水合肼分解產(chǎn)氫表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，反應的氫氣選擇性到達了100％，其轉(zhuǎn)化頻率(TOF)值高達500(mol H₂mol metal^?1h^?1)。本發(fā)明方法制備催化劑的方法操作簡便，所獲得的催化劑，具有粒徑小、比表面積大、催化活性位點多等特點，并且具很高的催化活性和穩(wěn)定性，是一種很有發(fā)展前景的催化劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明方法涉及一種用于水合肼分解產(chǎn)氫的RhCr催化劑及其制備方法，屬于儲氫材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源是一個國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略物資。全球能源轉(zhuǎn)型的基本趨勢是實現(xiàn)化石能源體系(如石油、天然氣、煤等)向低碳能源體系的轉(zhuǎn)變，最終進入以再生能源為主的可持續(xù)能源時代。在眾多的替代能源中，氫能具有可再生、無污染、燃燒值高、易于存儲和運輸?shù)忍攸c，被譽為下一代二次清潔能源。氫能完整的工業(yè)鏈主要包括氫能的規(guī)模制備、儲存運輸及應用等環(huán)節(jié)，其中安全高效的儲氫技術(shù)是關(guān)鍵，也是目前氫能發(fā)展的瓶頸技術(shù)。氮基氫化物因具有高含氫量、高儲氫密度以及其在放氫性能方面的顯著優(yōu)勢，引起了研究者們的廣泛興趣。

肼(N₂H₄)含氫質(zhì)量分數(shù)高達12.5wt％，完全分解的產(chǎn)物為H₂和N₂，是一種有應用前景的氫源。但是肼有劇毒，且與金屬催化劑接觸時容易發(fā)生爆炸，存在一定的安全隱患。然而當肼與水形成水合肼(N₂H₄·H₂O)后，其性質(zhì)就變得比較穩(wěn)定，且仍然含有高達8.0wt％的含氫質(zhì)量分數(shù)，因而更適合作為氫源進行研究。水合肼中的水分子不參與反應，其完全分解的產(chǎn)物與肼的相同(反應1)。但是也存在一條競爭性的副反應路徑(反應2)，當有副反應發(fā)生時反應的H₂選擇性則會大大降低。因此，開發(fā)高效穩(wěn)定的制氫催化劑是實現(xiàn)水合肼作為儲氫材料研究的關(guān)鍵。

N₂H₄→N₂+2H₂ (1)

3N₂H₄→4NH₃+N₂ (2)

2009年，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所徐強教授研究組采用液相還原法制備了一系列過渡金屬單組分納米顆粒，其中Rh納米顆粒表現(xiàn)出了最優(yōu)的催化活性，但是H₂選擇性只有44％(J.Am.Chem.Soc.2009,131,9894-9895)。目前針對催化水合肼完全分解產(chǎn)氫的催化劑主要集中在Ni基貴金屬合金納米材料，如Pt-Ni、Rh-Ni、Pd-Ni等。水合肼分解制氫普遍存在催化劑活性和循環(huán)使用穩(wěn)定性不高的問題。因此，發(fā)展新型高效穩(wěn)定的催化劑，催化水合肼完全產(chǎn)氫具有一定的科學意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于水合肼分解產(chǎn)氫的RhCr催化劑及其制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述用于水合肼分解產(chǎn)氫的RhCr催化劑是在298K下以硼氫化鈉為還原劑直接還原Rh源和Cr源前驅(qū)體混合溶液而得。

一種用于水合肼分解產(chǎn)氫的RhCr催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)使可溶性Rh源前驅(qū)體與可溶性Cr源前驅(qū)體形成混合溶液；

(2)向步驟(1)得到的混合溶液中加入硼氫化鈉溶液，反應一段時間，得到所述的用于水合肼分解產(chǎn)氫的RhCr催化劑。

優(yōu)選的，所述的可溶性Rh源前驅(qū)體為三氯化銠、三碘化銠、硝酸銠或者氯銠酸銨。