[發明專利]一種基于廢棄鋰電池負極碳材料制備氫轉移催化劑的方法

在審

• 申請號: 202110320957.4
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113042067A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 饒中浩;李夏;劉昌會
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;C01B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于廢棄鋰電池負極碳材料制備氫轉移催化劑的方法，主要包括以下幾個步驟：(1)將廢棄鋰電池完全放電后進行拆解，分離出負極碳材料，先后用去離子水、乙醇、去離子水浸泡洗滌負極碳材料，干燥后放入球磨機研磨；(2)將研磨后的負極碳材料加入溶劑中，在加熱條件下攪拌10～40min，加入納米金屬粒子前驅體金屬鹽溶液，在加熱條件下攪拌10～30min；(3)在上述溶液中加入還原劑，于加熱條件下攪拌2～12h，過濾干燥；(4)將制得的催化劑用于氫轉移反應中測試其氫轉移催化性能。本發明使用廢棄鋰電池負極碳材料制備氫轉移催化劑，原料來源于廢棄鋰電池，不僅制備工藝簡單，且實現了變廢為寶，具有十分重要的應用前景。

技術領域

本發明屬于有機液體儲氫催化劑領域，具體涉及一種基于廢棄鋰電池負極碳材料制備氫轉移催化劑的方法。

背景技術

目前，全球氫氣儲運主要有三種路徑：高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫，以及固態儲氫(物理吸附和化學氫化物)。高壓氣態儲氫技術、低溫液態儲氫技術，固態儲氫技術及有機物液體儲氫技術是國內常見的四種儲氫技術。

有機液體儲氫是基于不飽和液體有機物在催化劑作用下進行加氫反應，生成穩定化合物，當需要氫氣時再進行脫氫反應的技術。其儲氫密度高、通過加氫脫氫過程可實現有機液體的循環利用、成本相對較低、在常溫常壓下即可實現儲氫，安全性較高。有機液體儲氫的最大特點是在使用過程中始終以液體存在，可以像汽柴油一樣在常溫常壓下運輸，可以利用現有汽柴油運輸方式和加油站設施，儲運過程安全、高效，使得氫能規模利用的成本大幅降低，一旦有機液體儲氫技術實現商業化應用,無疑將為世界氫能產業帶來一次全新的技術革命，因此有機液體儲氫可視為儲氫技術未來發展的關鍵方向。

而在有機液化儲氫技術中，最為重要的環節便是加氫、脫氫。催化加氫目前有兩種方法，一種是利用外加氫源的方法進行加氫還原，然而這種方法反應條件苛刻，制氫成本高；相對來說，在催化劑存在下以氫供體作為氫源對氫受體進行氫化的轉移催化加氫法反應條件溫和、成本較低、且在選擇合適的氫供體的條件下，可以對反應速率和選擇性進行調控，無疑是一種具有廣泛前景的技術。本專利將鈀、釕、銠、金、鉑等第八族金屬元素負載在廢棄鋰電池負極碳材料上，通過調控反應溫度、金屬元素負載量等因素，變廢為寶，制備了一種制備工藝簡單、成本較低、有十分重要的應用前景的氫轉移催化劑。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于廢棄鋰電池負極碳材料制備氫轉移催化劑的方法，變廢為寶，更加簡潔、高效地進行有機液體儲氫。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案，包括以下步驟：

(1)將廢棄鋰電池完全放電后，剝離外殼，對電池進行拆解，得到廢棄鋰電池負極碳材料，先后用去離子水、乙醇、去離子水浸泡洗滌負極碳材料，干燥后放入球磨機研磨；

(2)將步驟(1)得到的負極碳材料加入溶劑中，在加熱條件下攪拌10～40min，加入在溶解充分的納米金屬粒子前驅體金屬鹽溶液，在加熱條件下攪拌10～30min；

(3)在步驟(2)得到的混合溶液中加入還原劑，于加熱條件下攪拌2～12h，過濾干燥；

(4)將步驟(3)得到的催化劑用于氫轉移反應中測試其氫轉移催化性能。

優選的，步驟(1)所述廢舊鋰電池為廢舊鎳鈷錳酸鋰電池或廢舊鎳鈷鋁酸鋰電池。

優選的，步驟(2)所述溶劑為水、甲醇、乙醇、四氫呋喃、二乙二醇二甲醚、二甲基甲酰胺、1,4-二氧六環中的任意一種或幾種。

優選的，步驟(2)所述納米金屬粒子前驅體金屬鹽溶液為乙酸鈀、氯化鈀、醋酸釕、氯化銠、二亞硝基二氨鉑、六氯代鉑酸鈉六水合物、三苯基膦氯化金中的任意一種或幾種。

優選的，步驟(2)所述納米金屬粒子與負極碳材料的質量比為1:20～1:200。

優選的，步驟(2)中所述加熱條件為30～50℃。