[發明專利]氨分解催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210573113.5
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN115007158A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 劉國柱;劉鴻旺;劉斯寶;王蒞
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;C01B3/04;B01J35/02
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發明公開了氨分解催化劑及其制備方法和應用。氨分解催化劑的制備方法包括：S1、將活性金屬鹽、稀土金屬鹽和去離子水混合，得到混合溶液；S2、將燃料分子和硅溶膠加入所述混合溶液中后依次進行攪拌、第一干燥處理；S3、將所述干燥后的產物第一加熱至燃燒，收集所述燃燒后的產物；S4、在第二加熱條件下，將所述燃燒后的產物用氫氧化鈉溶液洗滌，之后經過濾、去離子水洗滌，得到所述氨分解催化劑；其中，所述活性金屬鹽包括鎳鹽、鈷鹽和鐵鹽中的至少一種。本發明的方法制備的氨分解催化劑的催化活性和反應穩定極高，且成本較低。

技術領域

本發明涉及制氫技術領域，尤其涉及氨分解催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

據國際能源署預計，直到2040年全世界“綠氫”和“藍氫”的需求將高達7500萬噸。發展氫能產業是重中之重，但是由于氫氣的體積能量密度很低，氫氣的儲運困難和安全性差等問題制約了其產業化發展。解決這一問題的有效途徑就是發展現場制氫技術，目前氫氣可以通過化石燃料、甲醇分解、水解和化學儲氫物質分解等方法獲得。

氨作為高效儲氫介質，具有高能量密度、易液化儲存、安全性高和無碳排放等優勢。氨分解制氫與其他制氫方式相比最大的不同就是制取的氫氣是無碳氫氣，而這為解決燃料電池氫能來源提供了一條有效途徑。而發展氨分解制氫技術的關鍵是在開發具有高活性、高穩定的氨分解催化劑。氨分解反應主要采用以釕為代表的貴金屬催化劑和以鐵、鈷、鎳為代表的非貴金屬催化劑，其中貴金屬釕基催化劑的性能明顯高于非貴金屬催化劑，但是貴金屬釕基催化劑的成本較高。為了節約成本，目前非貴金屬氨分解催化劑研究日益成熟，但是還是普遍存在產氫速率較低的問題。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種氨分解催化劑的制備方法，解決了非貴金屬氨分解催化劑活性與穩定性較差的問題，本發明制備的氨分解催化劑在高空速下將氨氣有效的轉化為氫氣和氮氣，并且具有很好的穩定性，且本發明制備得到的氨分解催化劑成本較低。

在本發明的一個方面，本發明提供了一種氨分解催化劑的制備方法，包括：

S1、將活性金屬鹽、稀土金屬鹽和去離子水混合，得到混合溶液；

S2、將燃料和硅溶膠加入所述混合溶液中后依次進行攪拌、第一干燥處理；

S3、將所述干燥后的產物第一加熱至燃燒，收集所述燃燒后的產物；

S4、在第二加熱條件下，將所述燃燒后的產物用氫氧化鈉溶液洗滌，之后經過濾、去離子水洗滌，得到所述氨分解催化劑；

其中，所述活性金屬鹽包括鎳鹽、鈷鹽和鐵鹽中的至少一種。

進一步地，所述活性金屬鹽包括六水合硝酸鎳、六水合硝酸鈷和九水合硝酸鐵中的至少一種；

所述稀土金屬鹽包括六水合硝酸鈰、六水合硝酸鑭、六水合硝酸鐠、六水合硝酸釹、六水合硝酸釤、六水合硝酸銪、六水合硝酸釓、六水合硝酸鋱和六水合硝酸釔中的至少一種。

進一步地，步驟S2中，所述燃料包括甘氨酸、檸檬酸、尿素、乙二醇、蔗糖和水合肼中的至少一種；

和/或，步驟S2中，所述攪拌的時間為0.5-12h，所述第一干燥的溫度為40-120℃，所述第一干燥的時間為2-24h。

進一步地，步驟S1中的去離子水與步驟S2中的燃料和硅溶膠的質量比為(1-20)：(0.1-2)：(0.1-10)；

和/或步驟S1中的去離子水與步驟S2中的燃料和硅溶膠的質量比為 (2-10)：(0.2-1)：(0.8-5)。

進一步地，步驟S3中第一加熱的溫度為180-400℃；