[发明专利]液相脱氢催化剂、制备及用途

说明书

本发明公开一种液相脱氢催化剂、制备方法及其用途，包括如下内容：催化剂由(a)0.01～5份选自铂系金属元素中的至少一种金属或其合金；(b)70～90份载体，选自元素周期表第Ⅵ族元素中的至少一种金属或其合金与碳元素的化合物。脱氢催化剂由:1)将第Ⅵ族元素的盐溶解在水中，然后与(a)的溶液混合，共沉淀得到前驱体；2)将前驱体在气氛炉中经活化处理，得到以(a)为活性金属，第Ⅵ族元素与C元素形成的化合物为载体的催化剂。本发明催化剂应用于烃类脱氢时，可以在较低温度下活化碳氢键，使脱氢反应在液相条件下即可进行，可大幅降低反应过程的能耗。

技术领域

本发明公开一种液相脱氢催化剂、制备及其用途，特别是一种用于有机液体储氢材料高活性液相脱氢催化剂及其制备方法。

背景技术

作为绿色可持续新能源的代表，氢能被广泛关注。21世纪初，中国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，争先开展了相关研究。氢能应用包括氢气制备、储存、运输和应用等环节，其中氢能储存是关键和难点。氢燃料车辆是氢能应用的主要途径，开发适用于氢燃料车辆的储氢技术是氢能大规模应用的前提。

目前，储氢技术主要有物理储氢、吸附储氢和化学储氢。物理储氢技术已经满足车辆的要求，但其对设备的高要求和苛刻操作条件使得此技术性能与效率之间的矛盾日益突出。吸附储氢和化学储氢是目前研究的重点，取得了一定研究成果，但是离车载储氢技术要求还有一定差距。化学储氢中的有机液体储氢技术(有机液体主要有：甲基环己烷，环己烷，四氢萘，十氢萘，全氢氮乙基咔唑，全氢咔唑等)是通过催化加、脱氢可逆反应来实现氢能的储存，该过程反应可逆，反应物产物可循环再利用，储氢量相对较高(约60-75kg H₂/m³，质量分数为6-8％)，符合国际能源署和美国能源部(DOE)规定的指标，并以有机液体形式进行长途输送或可解决能源的地区分布不均匀问题，真正符合绿色化学的要求，具有较强的应用前景。

有机液体储氢技术中同时存在加氢和脱氢过程，加氢过程相对简单，技术比较成熟，脱氢过程是一个强吸热、体积增大的反应，因此从动力学和热力学两方面来看,高温都有利于脱氢反应进行，但高温下易发生裂解、积碳等副反应，会导致催化剂的活性降低甚至失活。传统脱氢反应在气相条件下进行，为提高反应转化率，一般在高温下进行，或采用膜反应器以推动反应平衡，这些导致操作成本高、设备投资大、不易维护，给大规模应用带来困难。如果在液相进行反应，反应产生的氢气以气体形式溢出，则不存在反应平衡问题，反应温度可以大大降低，也不需要采用膜反应器，相对气相反应有很多优势。

TW094147739提供一种于微通道催化反应器的液态燃料的脱氢方法，将有机液体化合

本发明采用的技术方案如下：

一种液相脱氢催化剂，以重量份数计，包括以下组分：

(a)0.01～5份选自铂系金属中的至少一种金属或其合金；

(b)70～90份载体，选自元素周期表第Ⅵ族元素中的至少一种金属或其合金与碳元素的化合物。

上述技术方案中，优选的，组分(a)选自铂和钯，以重量份数计，其含量为0.01～5份，更优选的，其含量为0.5～5份。

上述技术方案中，优选的，组分(b)选自元素周期表第Ⅵ族元素Mo、W、Cr组成的组中的至少一种与碳形成的化合物，以重量份数计，其含量为70～85份。

上述技术方案中，更优选的组分(b)选自Mo和W，或者选自Mo和Cr；最优选的方案为Mo、W和Cr共同协同使用。上述技术方案中Mo与W或/和Cr的质量比为(5～0.5)：1。

上述技术方案中，优选的，以重量份数计，碳元素的含量为5～20份；所述第VI族元素与C元素的质量比为(30～6):1，优选为(16～4):1。

一种脱氢催化剂的制备方法，包括如下步骤：