[发明专利]用Pd@CoO-CNx核壳型催化剂催化甲醛脱氢的方法

说明书

本发明公开了一种用Pd@CoO‑CNx核壳型催化剂催化甲醛脱氢的方法。本发明将催化剂置于反应器中，将反应器置于水浴中升温，接着将甲醛和氢氧化钠混合液加入反应器中进行反应，生成的氢气采用排水法收集。所述的Pd@CoO‑CNx核壳型催化剂合成如下：a)将硝酸钴和2‑甲基咪唑溶解于甲醇溶液中形成均一溶液，在室温下搅拌后离心得到(Co)MOF；b)将(Co)MOF分散于Na₂PdCl₄溶液中，充分搅拌后，使用硼氢化钠溶液还原得到Pd@(Co)MOF；c)将Pd@(Co)MOF转移至管式气氛炉，在混合气下焙烧一定时间，即制得Pd@CoO‑CNx核壳型催化剂。本发明通过调节催化剂中金属Pd、Co、CNx的摩尔比就可以制得用于甲醛脱氢制氢气的高活性、高选择性和高稳定性的Pd@CoO‑CNx核壳型催化剂。

技术领域

本发明属于化学化工技术领域，具体涉及一种用Pd@CoO-CNx核壳型催化剂催化甲醛脱氢的方法。

背景技术

甲醛作为一种有害的化学成分，如何实现其高值、高效利用是当前绿色化学研究的关键。近年，有学者提出以甲醛作为理想储氢材料之一，通过水解脱氢生成氢气和二氧化碳，实现氢气的有效供给。尤其是对于氢燃料电池的使用，寻求高效的供氢载体对于氢燃料电池大规模的推广应用至关重要。而以甲醛作为氢载体拓展了甲醛作为重要化学品在能源领域的应用。

甲醛作为储氢材料，在释氢过程存在两种途径：途径一、直接脱氢生成氢气和一氧化碳；途径二、水解脱氢生成氢气和二氧化碳；对于途径一所产生的二氧化碳是燃料电池催化剂中毒的主要成分，如何有效的抑制途径一更好的促进甲醛按途径二反应是当前研究的热点之一。

对于脱氢反应催化剂而言，载体组成、结构及活性金属是影响催化剂活性、稳定性的关键。如何合理构建上述关键因素之间的构效关系对于提高催化剂的活性稳定性至关重要，本专利正是基于上述因素的合理调配设计出该高效脱氢催化剂的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用Pd@CoO-CNx核壳型催化剂催化甲醛脱氢的方法，该Pd@CoO-CNx核壳型在较温和的条件下实现甲醛完全脱氢，该催化剂具有良好的催化活性、选择性和稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。

将制备好的Pd@CoO-CNx核壳型催化剂置于反应器中，将反应器置于水浴中升温至5～20℃，接着将摩尔比为1:(0.8～1.4)的甲醛和氢氧化钠混合液加入反应器中进行反应，得到产物氢气；

所述的催化剂与混合液质量比为1:(40～100)；

所述的Pd@CoO-CNx核壳型催化剂包括Pd、Co、C，其中，Pd来源于氯钯酸钠，Co来源于硝酸钴，CNx来源于2-甲基咪唑；

所述的Pd@CoO-CNx核壳型催化剂是通过以下步骤予以制备的：

步骤(1)将硝酸钴和2-甲基咪唑按一定质量比溶解于甲醇溶液中形成均一混合溶液，在常温下搅拌一定时间，离心得到(Co)MOF；

步骤(2)将(Co)MOF分散于Na₂PdCl₄溶液中，充分搅拌后，在一定温度下使用一定浓度的硼氢化钠溶液还原一定时间，得到Pd@(Co)MOF；

步骤(3)将一定量的Pd@(Co)MOF转移至管式气氛炉，在一定组成的混合气下焙烧一定时间，即制得Pd@CoO-CNx核壳型催化剂。

进一步的，所述的Pd@CoO-CNx核壳型催化剂的制备步骤(1)中：硝酸钴、2-甲基咪唑的质量比为1:(6～10)。