[發明專利]一種低溫制氫催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210260645.3
• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114618515A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 胡松;何立模;謝玉仙;任強強;熊哲;韓亨達;江龍;汪一;蘇勝;向軍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;C01B3/32
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 朱曉彤

1.一種低溫制氫催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)獲取潔凈的具有高電阻率的泡沫金屬板；

2)制備負載Mn和Co的泡沫金屬板；

3)在所述負載Mn和Co的泡沫金屬板上原位生長納米碳成分，得到待純化催化劑材料，其中，Mn和Co分散在納米碳成分的表面，納米碳成分負載在泡沫金屬板上；

4)將所述的待純化催化劑材料進行純化，得到所述的低溫制氫催化劑。

2.根據權利要求1所述的低溫制氫催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟2)包括以下步驟：

2a)將步驟1)得到的所述泡沫金屬板在Mn鹽和Co鹽的混合液中進行浸漬；

2b)將浸漬后的材料進行疏孔；

2c)將疏孔后的材料依次進行干燥、煅燒和還原以進行活化，得到負載Mn和Co的泡沫金屬板。

3.根據權利要求2所述的低溫制氫催化劑的制備方法，其特征在于：

步驟2a)中，Mn鹽選自醋酸錳、硝酸錳或氯化亞錳中的任意一種；Co鹽選自硝酸鈷或氯化鈷中的任意一種；Mn和Co的總的摩爾濃度為0.01～0.5mol/L；在超聲波條件下進行浸漬，浸漬時間為1～2小時；

步驟2c)中，在空氣條件下煅燒，煅燒溫度為500℃～700℃，煅燒時間為1～3小時；在還原氣氣氛下還原，還原溫度為500℃～700℃，還原時間為1～3小時。

4.根據權利要求1所述的低溫制氫催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟3)包括以下步驟：將負載Mn和Co的泡沫金屬板在含碳氣體、還原性氣體、平衡氣體的混合氣體氣氛中加熱反應，得到所述的待純化催化劑材料，反應溫度為500℃～700℃，反應時間為1～3小時。

5.根據權利要求4所述的低溫制氫催化劑的制備方法，其特征在于：含碳氣體選自乙烯或乙炔等；還原性氣體選自H₂或CO等；平衡氣體選自氮氣或氬氣。

6.根據權利要求1所述的低溫制氫催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟4)包括以下步驟：將待純化催化劑材料通電加熱至450℃～650℃，然后在水蒸氣和氬氣的混合氣氛下反應，氧化去除材料表面的無定形碳，混合氣氛中水蒸氣的體積濃度為5％～40％。

7.根據權利要求1至6任一所述的低溫制氫催化劑的制備方法，其特征在于，所述低溫制氫催化劑中，納米碳成分與泡沫金屬板的重量比為(0.1-0.5):1；Mn和Co的總質量與泡沫金屬板的重量比為(0.05-0.5):1。

8.一種根據權利要求1至7任一所述的制備方法制備得到的低溫制氫催化劑。

9.一種根據權利要求8所述的催化劑的應用，其特征在于：用于制氫。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，包括以下步驟：向所述催化劑通電，控制其溫度達到100℃～150℃，并通入摩爾比為(0.3～1):1的甲醇和水的混合蒸汽，催化制氫。