[发明专利]一种核壳结构Al-Cu@NiO-Al2

说明书

本发明涉及一种核壳结构Al‑Cu@NiO‑Al₂O₃的高温相变蓄热催化剂的制备方法与应用，属于高温相变蓄热催化剂技术领域。本发明分别将铜铝合金粉、Ni(NO₃)₂·6H₂O、NH₄F加入到去离子水或超纯水中配制成铜铝合金粉浑浊液、Ni(NO₃)₂溶液和NH₄F溶液；铜铝合金粉浑浊液超声处理得到铜铝合金粉悬浊液；将明胶加入到Ni(NO₃)₂溶液中，再加入铜铝合金粉悬浊液并在温度为20~100℃、搅拌条件下反应2~50min得到溶液A；在温度为20~100℃、搅拌条件下，在溶液A中逐滴滴加NH₄F溶液并持续反应0.5~9h；再通过逐滴滴加氨水调节溶液pH值为9~10并反应0.5~9h，静置，固液分离，再按照水‑无水乙醇‑水的顺序交替洗涤2~8次固体，然后置于温度为10~150℃条件下干燥；将干燥后的固体匀速升温至温度为800~1600℃并进行高温焙烧1~48h得到Al‑Cu@NiO‑Al₂O₃高温相变蓄热催化剂。

技术领域

本发明涉及一种核壳结构Al-Cu@NiO-Al₂O₃的高温相变蓄热催化剂的制备方法与应用，属于高温蓄热型催化剂技术领域。

背景技术

氢能是未来能源领域里一种重要的清洁能源。纯净的氢气不仅发热量高，而且燃烧后一点也不污染环境，不仅不会产生有毒废气，而且不会产生导致温室效应的二氧化碳，它的唯一产物是不对环境产生污染的水。氢气是可再生的燃气资源，它可以通过分解水来获得，其产物又是水，所以，氢气简直就是取之不尽用之不竭的新能源。通过褐煤重整制取的氢气既可作为氢燃料电池或航空航天发动机的燃料，也可以作为化工原料，还可以用于改善其它气体燃料的燃烧性能等，用途广泛。甚至煤气也可以直接作为燃料电池的燃料。所以，用褐煤重整的方法生产的洁净或改质的燃料，既可减少燃煤造成的环境污染，又能充分利用煤中所含的较高经济价值的化合物，具有保护环境、节能和合理利用煤炭资源的广泛意义。

催化剂制备是催化剂研究开发的一个重要方面，制备工艺和条件则是影响催化剂性能的重要因素。相同组成的催化剂，由于制备方法和和工艺条件的差异，其性能会出现较大差别。许多材料，包括金属、化合物（如金属氧化物、硫化物、氮化物、沸石分子筛等）、有机金属配合物和酶等，都可以作为催化剂。

但是并没有褐煤重整制氢专用催化剂的研究。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种核壳结构Al-Cu@NiO-Al₂O₃的高温相变蓄热催化剂的制备方法，Al-Cu@NiO-Al₂O₃高温相变蓄热催化剂中内核Al-Cu合金的相变温度为850℃且具有较大的熔化热(约326.09J/g)、高导热系数、低蒸发压力和低储热成本，α-Al₂O₃表现出较高的储热性能和高温稳定性能，能够将相变材料Al-Cu合金封装，形成核壳结构Al-Cu@NiO-Al₂O₃；本发明制备的Al-Cu@NiO-Al₂O₃高温相变蓄热催化剂中的铜铝合金有较大的熔化热、较高的相变温度、高导热系数和低蒸发压力等优良性能；自然状态下，氧化铝虽然结构致密，但厚度很小，不能承受样品形变压力，镍的存在，既可以使材料表面氧化铝厚度增加，形成机械强度高、传热性能优良的Al₂O₃-NiO壳层，又可以催化褐煤重整制氢反应的进行，大幅度提高煤热解氢气产量；高温相变蓄热催化剂内部的铜铝合金发生相变蓄热即可储存催化反应中多余的热量，当反应热量不足的时候也可以相变提供热量，核壳结构Al-Cu@NiO-Al₂O₃的高温相变蓄热催化剂可实现能量的最大化利用，使得催化反应能够持续稳定高效率的进行，大幅提高能量利用率。