[发明专利]一种脱除氢气中氧气的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种脱除氢气中氧气的催化剂，包含金属前驱体和载体，金属前驱体包括Pt，以重量百分比计，Pt的用量为0.01‑5％；载体为二氧化钛、三氧化二铝、炭黑或多壁碳纳米管中的任意一种；并且公开了该催化剂的乙二醇还原制备方法和将该催化剂应用于氢气脱氧的具体方法。本发明催化剂脱氧活性高，稳定性强，使用寿命长，制备方法简单、可控，且利用该催化剂对氢气进行脱氧处理的方法简单、灵活、高效，便于工业化推广使用。

技术领域

本发明涉及气体纯化领域，具体地说，涉及一种脱除氢气中氧气的催化剂及其制备方法和应用。

技术背景

氢能具有清洁、高效和可持续等特点，被视为21世纪最具发展潜力的能源载体之一，目前，氢广泛应用于燃料电池、电子工业保护气、炼油工业油料精制、大型汽轮发电机组冷却介质以及浮法玻璃生产等领域。

在氢气的生产、运输和使用的过程中，常常需要满足较高的纯度要求；在电解制氢的过程中，氧气作为产物之一，常常大量存在于得到的氢气中，而氢气是易燃易爆气体，极易和氧气发生剧烈的反应，造成危险事故。此外，不同的行业和用途对于氢气的纯度要求不同：氢冷发电机系统中，氢冷系统的氢气含氧量不应大于2％，制氢设备的含氢量不应低于99.5％，含氧量不超过0.5％；对于一般石化行业加氢而言，对氢气纯度的要求随着加氢过程的压力和系统压差的增高而增高，尤其对于高压的氢气而言，氧气的存在十分危险；部分对于氢气纯度要求较高的行业，经常需要其中含有的氧气等杂质在PPB级，例如半导体工业当中的多晶硅生产过程中就要求氢气的纯度达到99.9999％以上，因而必须对氢气进行深度脱氧净化。

现有的氢气脱氧工艺较为复杂，脱氧效果差，设备投资成本较大，且脱氧操作温度较高，进而使得能耗较高，因此，亟待设计一种操作简便、脱氧效果好、成本低、能耗低的氢气脱氧产品及方法。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明提供一种可在常温下高效脱除氢气中氧气的催化剂及其制备方法和应用。

本发明为了实现上述目的所采取的技术方案是：

一种脱除氢气中氧气的催化剂，其特征在于：包含金属前驱体和载体；所述金属前驱体包括Pt，以重量百分比计，Pt的用量为0.01-5％；所述载体为二氧化钛、三氧化二铝、炭黑或多壁碳纳米管中的任意一种.

优选地，所述金属前驱体还包括M和/或N；所述M为Au、Pd、Ru或Rh中的任意一种，以重量百分数计，M的用量小于或等于5％；所述N为Fe、Ni、Co或Cu中的任意一种，以重量百分数计，N的用量小于或等于5％。

优选地，以重量百分数计，Pt的用量为0.01-1％，M的用量小于或等于1％，N的用量小于或等于1％。

优选地，所述催化剂为灰色粉末状，比表面积为50-200m²/g。

优选地，Pt的粒径为1.6-3.2nm。

优选地，所述载体为二氧化钛。

一种脱除氢气中氧气的催化剂的制备方法，其特征在于：将所述金属前驱体的盐溶液与所述载体共同投入乙二醇溶液中，经过恒温加热反应和pH调节得到负载型产物，再经洗涤、干燥、焙烧得到所述催化剂。

优选地，具体的制备方法包括以下步骤：

(1)配置含有所述金属前驱体的可溶性盐的乙二醇溶液I；

(2)配置摩尔浓度1mol/mL的可溶性碱的乙二醇溶液II；

(3)称取所述载体于三口圆底烧瓶中，加入乙二醇，充分超声分散成悬浊液；

(4)量取乙二醇溶液I，置于称量瓶中超声分散；