[發明專利]一種表面含氮鎳基合金負載型催化劑及制備與應用

有效

• 申請號: 201810994214.3
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109225295B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王平;戴洪斌;丘玉萍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B3/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發明屬于催化材料技術領域，公開了一種表面含氮鎳基合金負載型催化劑及制備與應用。將含有水合肼和氫氧化鈉的醇溶液在80～160℃溫度下加入到含有鎳鹽、合金化元素前驅體和載體前驅體的醇溶液中反應，得到鎳基合金負載型催化劑，然后將鎳基合金負載型催化劑置于流動氨氣氣氛中，升溫至200～800℃進行熱處理，得到所述表面含氮鎳基合金負載型催化劑。本發明制備方法簡單，可在NH₃氣氛和不同溫度下對催化劑進行熱處理，調控催化劑的表面成分，進而調節催化劑的性能，制備的催化劑可高效催化N₂H₄·H₂O分解制氫。

技術領域

本發明屬于催化材料技術領域，具體涉及一種表面含氮鎳基合金負載型催化劑及制備與應用。

背景技術

發展儲氫材料和技術對于解決能源與環境等全球性問題，實現可持續發展具有重大意義。儲氫材料領域歷經長期發展，主要可分為可逆儲氫材料和化學儲氫材料。研究表明：可逆儲氫材料的儲氫容量、工作溫度、可逆性等性能指標，尚不能或同時滿足車載氫源燃料電池應用要求。鑒于此研究現狀，自2000年前后，各國學者開始致力于化學氫化物可控放氫及氫化物高效再生技術研究，由此導致化學儲氫材料研究方向的確立。近年來，研究人員將關注點轉移到以水合肼(N₂H₄·H₂O)為代表的化學儲氫材料。N₂H₄·H₂O分解制氫具有理論儲氫容量高(8wt％)、制氫成本低(約$35/Kg H₂)、制氫反應不產生固體殘余物等突出優點。此外，N₂H₄·H₂O在常溫常壓下為液體，便于貯存和輸運，且在現有液體燃料(汽油)輸運/加注基礎設施上具備使用兼容性。正是這些特性，促使N₂H₄·H₂O在車載/便攜式移動氫源方面的應用潛力最被看好。

N₂H₄·H₂O的有效儲氫組分為肼(N₂H₄)，其分解可按兩條競爭性路徑進行：N₂H₄→N₂+2H₂，3N₂H₄→4NH₃+N₂。從儲氫應用角度，需選擇性促進N₂H₄分解為N₂和H₂，同時有效抑制其分解為N₂和NH₃的反應。研發N₂H₄·H₂O化學儲氫技術的關鍵在于研發兼具高活性、高制氫選擇性、良好耐久性的高效催化劑。研究發現：Ir、Rh、Ni三種金屬對于N₂H₄·H₂O分解反應具有催化活性，其中貴金屬Ir的催化活性最高，但制氫選擇性過低；廉價金屬Ni的活性較低，但制氫選擇性較高。近年來，各國學者重點圍繞Ni基合金負載型催化劑開展研究，通過采用成分合金化、結構納米化、引入金屬氧化物及碳材料等載體改性等策略，調控催化劑的性能。N₂H₄·H₂O分解制氫Ni基合金催化劑的性能與其結構和成分相關，尤其與催化劑的表面成分密切相關。但是，目前報道的Ni基合金催化劑的成分控制主要沿用經驗嘗試法來優化其表面成分，制備工藝需多步，通常只是簡單調變前驅體比例調節催化劑體相的平均成分，缺少對催化劑表面成分和結構的調控。

發明內容

針對以上現有技術存在的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種表面含氮鎳基合金負載型催化劑。

本發明的另一目的在于提供一種表面含氮鎳基合金負載型催化劑的制備方法。