[發(fā)明專利]用NiPdPt/多孔CexCoyOz納米催化劑催化水合肼脫氫的方法

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• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109569654A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 萬超;吳勝華;孫林;王嘉佩;許立信;張代林
• 申請（專利權）人: 安徽工業(yè)大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J35/04;C01B3/04;C01B21/02;C01C1/02
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

本發(fā)明公開了一種用NiPdPt/多孔CexCoyOz納米催化劑催化水合肼脫氫的方法，屬于化學化工技術領域。本發(fā)明將制備好的納米催化劑置于反應器中，將反應器置于水浴中升至一定溫度，接著將水合肼和氫氧化鈉混合液加入反應器中進行反應，生成的氫氣采用排水法收集。與現(xiàn)有的催化劑不同的是：根據(jù)本發(fā)明，調節(jié)催化劑中金屬Ni、Pd、Pt的摩爾比及載體前驅體硝酸鈰、硝酸鈷和2?甲基咪唑的摩爾比就可以制得用于水合肼脫氫制氫氣的高活性、高選擇性、高穩(wěn)定性的納米催化劑。使用該催化劑進行水合肼脫氫反應，脫氫轉化率和選擇性均為100％，反應的TOF值大于1020h^?1，循環(huán)使用3h，反應的TOF值仍大于1016h^?1。

技術領域

本發(fā)明屬于化學化工技術領域，具體涉及用NiPdPt/多孔CexCoyOz納米催化劑催化水合肼脫氫的方法。

背景技術

氫能被譽為21世紀的清潔綠色新能源，尤其是在氫燃料電池中的應用被認為是理想的利用方式。但是，鑒于氫氣的低密度，開發(fā)高效的儲氫技術是促進氫燃料電池的大規(guī)模應用的關鍵。

水合肼具有很高的質量能量密度(8wt％)，而且在室溫下呈液態(tài)，能很好利用現(xiàn)有的化石能源裝置。目前水合肼分解主要有兩種途徑：途徑一完全分解的產物只有氫氣和氮氣，沒有其他固體副產物；途徑二不完全分解生成氮氣和氨氣，造成水合肼的浪費。因此，開發(fā)高效的水合肼脫氫催化劑是促進氫能大規(guī)模應用的關鍵。

Tong，D.G，et al.(Journal of Materials Chemistry A 2013，1(2)：358-366)開發(fā)了相關高效脫氫催化劑，并將其應用水合肼脫氫反應，該催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的催化效果，自此，水合肼高效脫氫催化劑的開發(fā)和設計成為水合肼作為儲氫材料的研究熱點之一。本專利提出多組分摻雜合金化的方法和載體優(yōu)化改進技術相結合對催化劑的催化性能進行優(yōu)化調控，旨在設計高活性高穩(wěn)定的水合肼脫氫催化劑。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種用NiPdPt/多孔CexCoyOz納米催化劑催化水合肼脫氫的方法，以期該NiPdPt/多孔CexCoyOz納米催化劑在較溫和的條件下實現(xiàn)水合肼完全脫氫，該催化劑具有良好的催化活性、選擇性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案如下。

將制備好的NiPdPt/多孔CexCoyOz納米催化劑置于反應器中，將反應器置于水浴中升至20～70℃，接著將摩爾比為1∶(1.2～3.5)的水合肼和氫氧化鈉混合液加入反應器中進行反應，得到產物氫氣；所述的催化劑與混合液質量比為1∶(20～70)。

所述的NiPdPt/多孔CexCoyOz納米催化劑包括Ni、Pd、Pt和多孔CexCoyOz，其中，Ni來源于硝酸鎳，Pd來源于氯鈀酸鉀，Pt來源于氯鉑酸，多孔CexCoyOz由硝酸鈰、硝酸鈷與2-甲基咪唑形成Ce-Co-MOF焙燒制得，硝酸鎳、氯鈀酸鉀與氯鉑酸的摩爾比為1∶(0.06～0.2)∶(0.03～0.09)；硝酸鎳與硝酸鈰、硝酸鈷、2-甲基咪唑的摩爾比為1∶(0.8～2.4)∶(5.5～8.7)∶(11～18)。

所述的NiPdPt/多孔CexCoyOz納米催化劑是通過以下步驟予以制備的：

(1)將硝酸鈰、硝酸鈷和2-甲基咪唑溶解于甲醇溶液中形成均一溶液，在21～28℃下攪拌14～19h，離心得到Ce-Co-MOF；

(2)將Ce-Co-MOF轉移至管式爐，焙燒得到多孔CexCoyOz；

(3)將焙燒得到的多孔CexCoyOz置于硝酸鎳、氯鈀酸鉀和氯鉑酸溶液，在-3～2℃下使用氨硼烷溶液還原4.5～8h，離心干燥，即制得NiPdPt/多孔CexCoyOz納米催化劑。