[发明专利]一种用于甲酸分解制氢的PdIr复合纳米催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于甲酸分解制氢的PdIr复合纳米催化剂及其制备方法。该催化剂是以钯盐和铱盐作为金属前躯体，氨基功能化的介孔分子筛(NH₂‑SBA‑15)为载体，采用浸渍共还原方法合成。所制备的PdIr复合纳米催化剂可以在室温25℃下催化甲酸分解制氢，其氢气转换频率达到了2270(mol H₂·mol^‑1metal·h^‑1),氢气选择性为100％。该催化剂制备过程简单，反应条件温和，重复性好，容易扩大生产，是一种很有前景的催化剂。

技术领域

本发明涉及一种用于甲酸分解制氢的PdIr复合纳米催化剂及其制备方法，属于储氢材料领域。

背景技术

能源问题是制约当前社会发展的一个重要难题。石油以及天然气等化石能源由于储量有限，不可再生，并且使用过程中会造成严重的环境污染，威胁人类的生存和发展。因而寻找一种高效，清洁，稳定可持续的新能源是当前人类亟待解决的任务。

近年来，国内外科学家们发展了各种新能源，如风能、太阳能、地热能和氢能等。众多新能源中，氢能由于能量密度高、来源广泛、安全无污染等优点，并且可以直接作为发动机的燃料，而被认为最有可能替代化石能源。

目前制约氢气实际应用的难点在于高效可控的制备并安全稳定的存储氢气。许多研究者尝试了多种可能的储氢材料，如金属氢化物、吸附材料与化学氢化物等。其中液相化学储氢体系因具有易装卸和运输方便等优点，受到了广泛的关注。甲酸的储氢含量为4wt.％、无毒无害、室温下安全稳定。更重要的是，甲酸的价格低廉且来源广泛，因此甲酸是一种很有潜力的储氢材料。

在合适的催化剂下，甲酸在室温常压下即可通过脱氢反应可分解为H₂和CO₂(式1)。到目前为止，甲酸是唯一一种可以在如此温和条件下产生氢气的有机物。但甲酸也可以经脱水反应生成H₂O和CO(式2),而生成的CO能使催化剂中毒而失活。因此必须抑制反应(2)的发生。

HCOOH(l)→H₂(g)+CO₂(g)ΔG_293K＝-30.5kJ mol^-1 (式1)

HCOOH(l)→H₂O(l)+CO(g)ΔG_293K＝-14.9kJ mol^-1 (式2)