[發明專利]用于硼氫化鈉溶液水解制氫的負載型催化劑、制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110473252.6
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113171776A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 方朝君;劉鵬;周健;宋飛;李明磊
• 申請（專利權）人: 蘇州西熱節能環保技術有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C01B3/06
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 樊曉娜;王樺

本發明提供一種用于硼氫化鈉溶液水解制氫的負載型催化劑、制備方法及應用，制備方法包括如下步驟：(1)取固態鎳作為載體；(2)將鈷源和鐵源混合物溶于水，形成混合溶液，其中，鈷源為鈷的氯化物、硫酸鹽或硝酸鹽中的一種或多種，鐵源為鐵的氯化物、硫酸鹽或硝酸鹽的一種或多種；(3)將中固態鎳載體浸入混合溶液中進行超聲，形成催化劑前驅體；(4)用NaBH₄溶液還原催化劑前驅體，得到活性組分為Co、Fe和B的負載型催化劑；(5)對負載型催化劑進行洗滌、過濾、烘干、煅燒處理，得到鎳負載CoFeB硼氫化鈉水解制氫催化劑。本發明制備的催化劑為顆粒狀，產氫速率高，催化性能穩定，耐久性好，可重復利用，降低原料成本。

技術領域

本發明屬于催化劑合成領域，具體涉及一種用于硼氫化鈉溶液水解制氫的負載型催化劑、制備方法及應用。

背景技術

為應對氣候危機，減少碳的排放，新能源技術被提高到了新高度。氫能作為新能源的一種，以燃燒產物是水，不會產生溫室氣體而吸引各國能源行業的大量布局，加快了氫能推廣應用步伐。

硼氫化鈉(NaBH₄)儲氫密度大，儲氫質量分數高達10.6wt％，可以固體形態存在，也可以堿性溶液形態穩定存在。當與特定催化劑接觸時，硼氫化鈉溶液將迅速發生水解反應，釋放出高純氫氣。能與水反應釋放出氫氣，且氫氣純度高，適合為質子交換膜燃料電池供氫；該水解反應不需加壓和加熱，水解條件易控。其水解反應方程式為：

NaBH₄+2H₂O→4H₂+NaBO₂ΔH＝-217kJ/mol

為高效穩定使用硼氫化鈉水解獲得氫氣，一般需要特定的水解制氫催化劑相配合，并在特定的制氫反應器中進行。

早期的研究表明Pt、Ru、Rh等VIII族的金屬和金屬鹽具有良好的催化水解制氫性能，以貴金屬催化效果最佳，但受限貴金屬的天然儲量，且價格昂貴，造成增加了制氫系統的成本。故，尋求較低貴金屬擔載量或者非貴金屬材料的制氫催化劑，成為新的研究目標。

公開號為CN107413360B的中國發明專利公開了一種碳纖維布負載CoMoP硼氫化鈉水解制氫催化劑及其制備方法。其特征在于，由載體碳纖維布表面負載鈷、鉬和磷制備而成；所述鈷、鉬和磷由氯化鈷、鉬酸鈉、次亞磷酸鈉的混合溶液通過單脈沖電鍍法電鍍于碳纖維布表面，電鍍步驟涉及多個參數調整，工藝較為復雜，且該催化劑無法回收利用，使用壽命有待改進。

公開號為CN102350356A的中國發明專利公開了一種硼氫化物水解制氫催化劑的制備方法，所述方法通過溶液化學反應和低溫下的冷凍-真空處理得到前驅物，再經過熱處理得到所述制氫催化劑，存在制備條件要求高、成本高的缺點。

公布號為CN109205555A的中國專利提供了一種化學組分是由硼氫化物、酸和水組成的硼氫化鈉水解制氫催化劑，其中硼氫化物和酸均為固體粉末，易分散。

現有制氫催化劑具有如下缺點：現有制氫催化劑為粉末狀，易分散，不利于回收利用；而已有催化劑受限于制備工藝復雜、復雜的輔助系統或受限于載體耐久性等因素，催化劑的生產制造成本相當較高，影響制氫推廣。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備過程簡單的用于硼氫化鈉溶液水解制氫的負載型催化劑、制備方法及應用，克服了粉末狀催化劑易分散無法回收利用的缺點，提高催化劑耐久性，實現催化劑可循環利用，降低原料成本。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明提供一種用于硼氫化鈉溶液水解制氫的負載型催化劑制備方法，其包括如下步驟：

(1)取固態鎳作為載體；