[发明专利]一种抗硫烃类重整制氢催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及含硫烃类重整制氢作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)氢源技术，特别提供了一种用于含硫烃类重整制氢反应的催化剂。

背景技术

H2-O2质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一项高效环保技术，具有无污染物排放、效率高(40-60％)、无噪音、启动快等优点，在电动汽车、小型移动电子设备、家庭或医院等的备用电源等方面有巨大的市场前景。由于储氢技术距离实用的要求还非常遥远，基于烃类重整化学过程的可移动制氢系统的研究开发，已成为当前燃料电池领域最具挑战的热点课题。

对于烃类重整制氢过程，发展具有优异抗硫中毒性能的催化剂是难点之一。对烃类重整制氢具有催化活性的催化剂有氧化铝、氧化镁、氧化铈等负载的金属镍、钌、铑、钯、铂等。这些催化剂可以通过引入各种助剂改进催化剂的热稳定性、机械强度、产品选择性、催化活性、抗积炭性能及抗硫中毒性能。目前，有关抗硫中毒催化剂的报道很少，Johnson Matthey燃料电池组(Current Opinion in Solid State and Materials Science6(2002)389-399)开发了一种贵金属抗硫中毒烃类重整制氢催化剂，以及InnovaTek公司(Catalysis Today77(2002)51-64)开发了一种改性Al₂O₃负载的双金属抗硫中毒烃类重整制氢催化剂，但均没有对催化剂的具体结构作定性表征，且催化剂只能容忍100μg/g的硫。美国Agonne国家实验室在文献(CatalysisToday77(2002)3-16)中宣称开发成功一种改性CeO₂负载的Pt金属催化剂，具有良好的抗硫中毒性能，但仅有硫存在下的初活性结果。美国专利5,929,286公开了用一系列具有氧离子传导性的氧化物作载体负载金属Pt的催化剂，对烃类重整具有良好的催化活性和H2选择性，但无抗硫性能的结果，且从实施例的描述催化剂制备工艺复杂，条件苛刻，需要额外的高能球磨机。大连化物所公开了一种氧化铝及改性氧化铝担载的Ru催化剂(授权号：CN1186121C)，进行汽油替代组分(正辛烷、甲苯)氧化重整制氢的研究，其活性、选择性较高，并用正辛烷进行了1000h的试验，发现正辛烷的转化率基本保持不变，氢气的选择性仅略有降低，但原料是无硫的模型化合物，对于商品汽油的考察没有长时间稳定性实验的数据。文献(陈金春，刘晔，路勇，薛青松，高立达，王亚，何鸣元.催化学报，2007，28(2)：131-136)制备的Pt/CeGdO催化剂在有硫存在的条件下对C1-C16烃类为原料的重整制氢反应具有很好的催化活性和选择性，但以稀土氧化物为载体的催化剂存在成型困难和催化剂的机械强度差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高的抗硫中毒性能、高稳定性、高重整活性的烃类重整制氢催化剂。

本发明的目的是这样实现的；

一种抗硫烃类重整制氢催化剂，该催化剂是一种在Al₂O₃载体上先负载CeO₂或CeO₂与Gd₂O₃组合的稀土氧化物，再负载贵金属Pt经制备而得。

所述在Al₂O₃载体上负载CeO₂或CeO₂与Gd₂O₃组合的稀土氧化物是：(a)、(b)或(c)，其中：

(a)、将Ce(NO₃)₃·6H₂O或Ce(NO₃)₃·6H₂O与Gd(NO₃)₃·6H₂O的组合溶入到去离子水中形成溶液，将该溶液滴加到Al₂O₃上，经烘干、400～450℃下在空气中焙烧2h；制得CeO₂-Al₂O₃或Gd₂O₃-CeO₂-Al₂O₃复合氧化物载体；