[發明專利]一種銅基復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110667548.1
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113398928B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 劉雨佳;楊健涵;張秀成;王鐵軍;朱萌;張文泉;鄭澤鋒
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J21/18;B01J37/08;C01B3/32
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉思言

本發明涉及催化劑技術領域，尤其涉及一種銅基復合材料及其制備方法與應用。本發明公開了一種銅基復合材料，該銅基復合材料以廉價易得的金屬銅作為制備原料，降低了復合材料的制備成本；該銅基復合材料催化甲醇產氫活性高，且幾乎沒有副反應，降低了氣體的純化成本。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，尤其涉及一種銅基復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

化石燃料供應的減少和與化石燃料有關的嚴重環境問題，促使人們不斷加強努力，尋求可再生和清潔的能源資源，建設一個可持續發展的社會。在國家大力發展清潔能源技術，倡導低排放的背景下，氫能作為一種世界公認的清潔能源收到廣泛關注。

氫作為一種具有熱值高，可利用形式多，可儲能等特點的清潔能源，是一種很有前途的化石燃料替代品，其中，氫燃料電池是一種較為理想的利用氫作為動力的方式。不幸的是，它的氣態和爆炸性等物理化學性質使氫的運輸和處理存在安全隱患，從而使得直接利用氫變得困難，這可能會限制它的廣泛利用。部分液體化學物質已被研究用作移動和固定應用的儲氫材料，通過液相或者氣相重整制氫技術將氫氣從液體化合物中釋放直接利用，氫氣的儲蓄和運輸的難題可以被解決。目前最有前途的材料是氫重密度高的氫化物，如氨硼烷及其衍生物、水合肼、甲酸、和甲醇?？紤]到來源和成本的問題，甲醇，作為一種易得的物質，含氫量達12.5wt％，是一種理想的制備氫氣的高含氫量液體有機燃料。

世界上將甲醇水相重整制備氫氣大多數成功的系統都是均相貴金屬配合物作為催化劑作用的。然而，從系統中分離和回收這些昂貴的催化劑是困難和昂貴的。同時，某些均相貴金屬催化劑可能對空氣敏感，在氧化條件下分解。它們的催化分解活性高度依賴于反應溶液的堿度或其他添加劑的輔助，導致反應環境惡劣，高耐堿性腐蝕的反應堆成本增加。所以，發展由普通金屬(如：銅、鐵、鈷、鎳)制備的催化劑對于大量且持久地進行甲醇重整制氫，甚至將其工業化有重大的意義。

所以，通過制造理想銅基催化劑的催化和探尋最佳的反應條件，以此來提升甲醇制氫的反應，具有相當大的研究價值。

文獻Catal.Sci.Technol.,2019,9,783–788報道了一種簡便的將銅納米顆粒均勻嵌在碳板(Cu@cs)上的合成方法，這種納米顆粒可以在不添加任何添加劑的情況下，在溫和的反應條件下，通過甲醛和水之間的完全脫氫產生氫氣而且避免了Cu納米粒子在反應過程中的團聚。但其孔徑小，在用于甲醇水相重整制氫時，反應速率慢。

因此，用于甲醇水相重整制氫的廉價易得的非貴金屬催化劑性能較差，尚不能替代貴金屬催化劑。如何制得高性能的非貴金屬催化劑成為了本領域技術人員有待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種銅基復合材料及其制備方法與應用，該銅基復合材料使用廉價易得的銅作為制備原料，且該復合材料催化甲醇產氫性能高，幾乎沒有副反應。

其具體技術方案如下：

本發明提供了一種銅基復合材料，包括：碳材料和負載在所述碳材料上的銅單質。

本發明中，所述碳材料呈片狀結構。

本發明中，所述銅基復合材料中銅的質量含量為25～60％；

本發明還提供了一種銅基復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1:將殼聚糖在溶劑中溶解，然后加入銅源和鋁源攪拌至粘稠后干燥，再進行碳化；

步驟2：將碳化的產物堿洗后進行還原反應，得到銅基復合材料。

本發明中，殼聚糖是天然堿性多糖，對金屬離子具有良好的螯合作用。此外，殼聚糖成本低廉、易得且環保。