[發(fā)明專利]一種棱柱狀氧化銅-氧化鋅催化劑的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811420228.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN109364927A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任志博;張暢;俞旸;閆巍;余智勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): B01J23/80
• 分類號(hào): B01J23/80;B01J37/03;B01J37/08;C01B3/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種棱柱狀氧化銅?氧化鋅催化劑的制備方法，包括以下步驟：將二水合醋酸鋅溶解于無水乙醇中，然后與六亞甲基四胺水溶液混合，攪拌均勻后加入聚乙烯吡咯烷酮K30，經(jīng)超聲處理后進(jìn)行水熱反應(yīng)，制備得到棱柱狀氧化鋅載體粉末；將棱柱狀氧化鋅載體粉末加入到去離子水中，并進(jìn)行超聲分散，再邊攪拌邊交替滴加硝酸銅溶液和PH緩沖液，使得在滴加過程中溶液的pH值保持為8.0～9.0，再在室溫條件下陳化，然后離心分離后洗滌至中性，最后烘干后煅燒，得棱柱狀氧化銅?氧化鋅催化劑。該方法制備的催化劑具有選擇性暴露晶面，并且具有規(guī)則形貌、產(chǎn)品分散性好、氧化還原活性高的特點(diǎn)，從而顯著提高水煤氣變換催化劑的制氫性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑制備領(lǐng)域，涉及一種棱柱狀氧化銅-氧化鋅催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

隨著化石能源(特別是石油)的日漸枯竭和環(huán)境污染問題的日益加劇，清潔能源的開發(fā)和利用成為人類迫在眉睫的問題。由于氫氣具有較高的能量密度，且燃燒后產(chǎn)物只有水，因此氫能長期以來被視為理想的清潔能源。但是由于氫氣制備、儲(chǔ)存和利用技術(shù)瓶頸的存在，氫能至今未得到大規(guī)模的應(yīng)用，在整個(gè)能源體系中所占比例還很低。隨著近年來氫能利用相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，尤其是氫氣燃料電池技術(shù)的突破，氫能將會(huì)在能源體系中發(fā)揮越來越重要的作用。

燃料電池由于具有能量轉(zhuǎn)換效率高和環(huán)境友好的特點(diǎn)，被視為最有前景的氫能利用技術(shù)。在建立以燃料電池為核心的清潔能源體系過程中，開發(fā)高效制氫技術(shù)是一項(xiàng)不可回避的重要環(huán)節(jié)。目前，世界上可用于規(guī)模制氫的技術(shù)主要是電解水制氫和化石能源制氫。盡管電解水制取的氫氣純度高、雜質(zhì)少，但其技術(shù)難度較大，現(xiàn)階段所占市場份額較低，化石能源制氫目前仍是氫氣生產(chǎn)的主要技術(shù)。化石能源制氫主要通過煤氣化和碳?xì)浠衔?如醇類、天然氣等)重整反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，所得富氫氣體中不可避免的含有不同濃度的一氧化碳?xì)埩簦苯佑米魅剂想姵氐臍湓磿?huì)導(dǎo)致電極鉑催化劑中毒。水煤氣變換反應(yīng)被視為處理此類富氫氣體的理想反應(yīng)；通過向反應(yīng)體系內(nèi)引入水將濃度較高的一氧化碳轉(zhuǎn)化為惰性的二氧化碳，既達(dá)到脫除一氧化碳的目的，又能提高氣源中氫氣的含量，獲得符合燃料電池要求的富氫氣體。因此，近年來水煤氣變換反應(yīng)受到科研人員的廣泛關(guān)注，新型催化劑不斷被開發(fā)用以滿足基于燃料電池技術(shù)的制氫需求。

銅系催化劑具有解離吸附水和吸附氧化一氧化碳的能力，因此具有優(yōu)良的低溫催化活性，在工業(yè)水煤氣變換過程中得到廣泛應(yīng)用。氧化鋅是最常見的銅基催化劑載體，能夠改善銅的分散性和氧化還原性，同時(shí)與銅形成強(qiáng)相互作用。傳統(tǒng)的氧化物載體一般為多晶結(jié)構(gòu)，無特定形貌，不存在選擇性暴露晶面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種棱柱狀氧化銅-氧化鋅催化劑的制備方法，該方法制備的催化劑具有選擇性暴露晶面，并且具有規(guī)則形貌、產(chǎn)品分散性好、氧化還原活性高的特點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的棱柱狀氧化銅-氧化鋅催化劑的制備方法包括以下步驟：

1)邊攪拌邊將二水合醋酸鋅溶解于無水乙醇中，得混合溶液A，同時(shí)將六亞甲基四胺溶解于去離子水中，得混合溶液B，再將混合溶液A加入到混合溶液B中，攪拌后加入聚乙烯吡咯烷酮K30，攪拌均勻，得混合溶液C；

2)將混合溶液C經(jīng)超聲處理后轉(zhuǎn)移至具有聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜中加熱反應(yīng)，冷卻至室溫后進(jìn)行離心分離，再洗滌至洗滌液為中性，得白色沉淀，然后將白色沉淀進(jìn)行干燥，得棱柱狀氧化鋅載體粉末；

3)將步驟2)得到的棱柱狀氧化鋅載體粉末加入到去離子水中，并進(jìn)行超聲分散，再邊攪拌邊交替滴加硝酸銅溶液和PH緩沖液，使得在滴加過程中溶液的pH值保持為8.0～9.0，再在室溫條件下陳化，然后離心分離后洗滌至中性，最后烘干后煅燒，得棱柱狀氧化銅-氧化鋅催化劑。

步驟1)中二水合醋酸鋅、無水乙醇、六亞甲基四胺及聚乙烯吡咯烷酮K30的比例為2.0g～5.0g：5ml～200ml：1.0g～3.0g：0.1g～10.0g，無水乙醇與去離子水的體積相同。