[发明专利]一种用于制备雷尼催化剂的雷尼合金、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备雷尼催化剂的雷尼合金，具体涉及一种用于硼氢化物水解制氢的雷尼催化剂的前驱体雷尼合金。本发明还涉及上述雷尼合金的制备方法及利用该雷尼合金制备雷尼催化剂的方法。

背景技术

硼氢化物水解制氢工艺简单、成本低、氢气产率高；反应生成的气体中不含有CO，不会引起电极催化剂中毒；氢气中含有的少量水，可以起到给PEMFC增湿的作用。

Binhong Liu等报道了采用雷尼镍、雷尼钴以及雷尼镍钴等催化硼氢化钠水解发生氢气的方法(Journal of Alloys and Compounds，415，2006，288-293)。反应方程式如下：

NaBH₄+2H₂O→4H₂+NaBO₂

在该报道中，利用粉末雷尼镍、粉末雷尼钴等催化硼氢化钠分解制氢。公开号为CN1774390A的专利中也利用雷尼镍催化分解硼氢化钠制氢。雷尼催化剂为非贵重金属催化剂，催化剂制备成本低，催化剂的活性高，是一种良好的硼氢化钠水解制氢催化剂。但是，当硼氢化物的浓度降低到2wt％或者以下时，氢气的生成速率降低很快。

公开号为CN128359C的专利公开了一种固定床加氢用的骨架金属催化剂及其制备方法，该催化剂是由铝和镍、钴、铜、铁中的一种或多种金属元素的合金粉末，采用拟薄水铝石等无机物制备的胶状物作为粘合剂，田菁粉、羧甲基纤维素等天然或合成的有机物质作为孔道模板剂，直接捏合、成型、焙烧，并经苛性碱溶液活化制得。其实施例中的合金粉末均是镍铝合金粉末，培烧后的催化剂只含有镍一种成分，故存在机械强度低的缺陷。

发明内容

本发明提供了一种用于制备雷尼催化剂的雷尼合金，利用所述的雷尼合金制备的雷尼催化剂具有催化活性高，较强的机械强度和较长的使用寿命。

本发明的另一目的是提供上述雷尼合金的制备方法。

本发明的再一目的是提供利用上述雷尼合金制备雷尼催化剂的方法。

为实现上述发明目的，本发明的发明人在现有技术的基础上进行了大量的研究和创造性的劳动，研制出了用于制备雷尼催化剂的雷尼合金，利用该雷尼合金制备的雷尼催化剂具有催化活性高，较强的机械强度和较长的使用寿命，可用于硼氢化物水解制氢，取得了出乎意料的效果。所述用于制备雷尼催化剂的雷尼合金的组成为M_50-xAl_50-yD_x+y，0≤x≤10，0≤y≤10；优选为：0.01≤x≤2，0.01≤y≤2；

其中M为Ni、Co、Pt、Pd中的一种或其中的几种；

D为Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Si、Zr、La、Ce、Mo、W中的一种或其中的几种；

50-x，50-y，x+y分别表示M、Al、D所占雷尼合金总量的质量百分比。

一种所述雷尼合金的制备方法是将M、Al、D金属粉末混合均匀后放在氧化铝坩埚中，将氧化铝坩埚置于高频炉中熔化并底浇在水冷铜模中，熔化并底浇在水冷铜模中的次数为1-5次，得到雷尼合金。

所述熔化是在保护气氛下，在温度为660-1700℃条件下熔化0.1-5h。

所述的M、Al和D金属粉末均为10-200目的金属粉末。

所述的M、Al和D金属粉末均为40-80目的金属粉末。

所述的保护气氛为氮气和/或零族气体。

所述的零族气体为氦气、氖气、氩气或其混合物。

一种利用所述雷尼合金制备雷尼催化剂的方法，包括下述步骤：

①称取各组分：雷尼合金粉末20-80重量份、无机粘结剂525重量份、有机粘结剂0.4-5.0重量份、水20-50重量份；

②向无机粘结剂中加入溶胶剂混合均匀，得胶状无机粘结剂；

③向步骤②制备的胶状无机粘结剂中加入雷尼合金粉末、有机粘结剂和水，混合均匀后 在温度为100-150℃条件下干燥2-20h，再在空气或者氧气气氛下，在温度为600-1000℃条件下焙烧1-5h，得成型雷尼合金；

④将步骤③制备的成型雷尼合金在温度为70-90℃条件下，在碱性溶液中浸取1-48h，即得雷尼催化剂。

所述步骤①中各组分为：

雷尼合金粉末30-50重量份、无机粘结剂7-15重量份、有机粘结剂0.5-1.0重量份、水30-40重量份。

所述步骤②中的无机粘结剂为拟薄水铝石和/或铝凝胶。