[發明專利]一種介孔二氧化硅包覆式鉑銅合金催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201811410727.1
• 申請日: 2018-11-24
• 公開（公告）號: CN109529874A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 謝鮮梅;代蓉;鄭子良;連晨帥;王詩瑤
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J35/02;C01B3/32
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 張彩琴;李曉娟

本發明涉及制氫催化劑領域，具體是一種介孔二氧化硅包覆式鉑銅合金乙醇水蒸氣重整制氫催化劑及其制備方法。是由核相鉑銅合金結構以及殼層介孔二氧化硅結構組成。本發明將催化活性位以合金的形式包裹在介孔材料內。在提高催化反應性能、結構穩定性等方面發揮著重要作用。主要原因在于合金更有利于雙金屬間在乙醇水蒸氣重整反應中發揮協同作用，降低副產物的含量，減少積碳；殼層能夠很好的起到穩定和保護催化活性組分的作用；具有這種結構的催化劑能夠有效避免活性組分之間的遷移及團聚；殼層的介孔結構可以有利于反應分子及產物分子的有效擴散。最終提高乙醇水蒸氣重整反應催化劑的活性、選擇性及穩定性。

技術領域

本發明涉及制氫催化劑領域，具體是一種介孔二氧化硅包覆式鉑銅合金乙醇水蒸氣重整制氫催化劑及其制備方法。

背景技術

石油、煤炭以及天然氣三種化石類燃料仍然是當今全球最主要的能耗資源，傳統能源的使用度逐年上升，面臨能源枯竭和環境污染的殘酷現實。氫能被譽為是21世紀最理想的清潔能源，具有其它能源無法比擬的優勢。其中生物質乙醇水蒸氣重整制氫，不存在對傳統化石能源的依賴，擁有無毒、易儲運、單位能量高、含氫量高等優勢而成為近年來關注的熱點。

目前乙醇水蒸氣重整制氫催化劑的催化活性位主要通過浸漬法，共沉淀法以及沉積沉淀法負載在載體表面，由于小金屬顆粒具有較高的表面能，在催化反應過程中易發生遷移、團聚、燒結形成大的金屬顆粒，降低催化劑的活性位接觸面，催化性能顯著降低，使催化劑的穩定性滿足不了工業上的需求。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術的狀態和不足，提供一種合成步驟簡單、結構易控制、高純度的介孔二氧化硅包覆式鉑銅合金催化劑的制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種介孔二氧化硅包覆式鉑銅合金乙醇水蒸氣重整制氫催化劑，是由核相鉑銅合金結構以及殼層介孔二氧化硅結構組成。

本發明將催化活性位以合金的形式包裹在介孔材料內。在提高催化反應性能、結構穩定性等方面發揮著重要作用。主要原因在于合金更有利于雙金屬間在乙醇水蒸氣重整反應中發揮協同作用，降低副產物的含量，減少積碳；殼層能夠很好的起到穩定和保護催化活性組分的作用；具有這種結構的催化劑能夠有效避免活性組分之間的遷移及團聚；殼層的介孔結構可以有利于反應分子及產物分子的有效擴散。最終提高乙醇水蒸氣重整反應催化劑的活性、選擇性及穩定性。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述核相鉑銅合金結構的含量為5~20wt%，所述殼層介孔二氧化硅結構的含量為80~95wt%。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述催化劑的晶體粒徑為150~350nm，殼層介孔二氧化硅結構的厚度為50~200nm。

為了更清楚的說明本發明，本發明提供了一種介孔二氧化硅包覆式鉑銅合金乙醇水蒸氣重整制氫催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1）制備核相鉑銅合金粉末

2）制備微孔二氧化硅包覆式鉑銅合金材料

按照核相鉑銅合金粉末：去離子水：十六烷基三甲基溴化銨：氨水溶液：正硅酸乙酯=0.01~0.1：10~15：0.03~0.2；0.5~1.5：0.6~2.5的質量配比；先將核相鉑銅合金粉末分散于去離子水中，25℃下攪拌30min；再將十六烷基三甲基溴化銨溶于溶液中，25℃下攪拌3~5h；再將氨水溶液加入溶液中，25℃下攪拌10min；最后將正硅酸乙酯逐滴加入溶液中，攪拌2h；將反應后的凝膠裝入離心管中離心分離及洗滌，離心分離的轉數為6000r/min，分離時間15min；將固體沉淀物置于濾紙上，于真空干燥箱內過夜干燥，干燥溫度為50℃，真空度10pa，干燥后得到微孔二氧化硅包覆式鉑銅合金材料；

3）制備介孔二氧化硅包覆式鉑銅合金催化劑