[发明专利]一种原位制备的用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的镍基催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于储氢技术领域和催化技术领域，具体涉及一种原位制备的用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的镍基催化剂及其制备方法。该催化剂包括催化剂载体和负载于催化剂载体上的活性催化组分，所述的活性催化组分为原位形成的纳米镍，该催化剂由双（1，5‑环辛二烯基）镍、反应溶剂液体有机氢载体和催化剂载体，在真空条件下，先进行加热保温，再进行升温并充入氢气后反应而制得。和现有技术相比，本发明具有如下优点：（1）没有复杂的催化剂制备过程；（2）没有使用贵金属，却同时表现出优异的催化液体有机氢载体吸氢和放氢的催化性能，对于液体有机氢载体的实际应用具有重要意义。

技术领域

本发明属于储氢技术领域和催化技术领域，具体涉及一种原位制备的用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的镍基催化剂及其制备方法。

背景技术

在能源危机和环境污染问题日益严重的今天，由可再生能源代替化石能源的能源转型迫在眉睫。氢能源作为一种清洁可再生的二次能源，被认为是能源转型中的核心支柱。然而，足够高效安全的储氢方式的缺乏限制着氢能源的发展。液体有机氢载体因其储氢量高、可逆性好、导热性好等优势成为目前最具潜力的储氢材料之一，然而液体有机氢载体普遍存在吸放氢动力学缓慢，需要使用昂贵的贵金属催化剂的缺点，而且吸氢和放氢过程需要不同的催化剂。比如对于最有应用前景的液体有机氢载体之一的N-乙基咔唑，目前Ru基催化剂和Pd基催化剂分别是其吸氢反应和放氢反应最好的催化剂。

因此，对于液体有机氢载体的催化加氢和催化脱氢技术的主要瓶颈之一是贵金属催化剂的使用带来的高昂成本。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的一目的在于提供一种原位制备的用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的镍基催化剂。本发明所述的镍基催化剂能同时高效催化N-乙基咔唑等液体有机氢载体的吸氢和放氢反应，催化性能都接近贵金属催化剂，因此能够大大降低液体有机氢载体的使用成本，推动其实际应用。

为实现本发明一目的而采用的技术方案为：一种原位制备的用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的镍基催化剂，该催化剂包括催化剂载体和负载于催化剂载体上的活性催化组分，所述的活性催化组分为原位形成的纳米镍，该催化剂由双（1，5-环辛二烯基）镍、反应溶剂液体有机氢载体和催化剂载体，在真空条件下，先进行加热保温，再进行升温并充入氢气后反应而制得。

优选的，该催化剂具体由如下步骤制得：

在高压反应釜中加入12-24 mg双（1，5-环辛二烯基）镍、2.5-5 g反应溶剂液体有机氢载体和250 mg催化剂载体，抽真空并检漏之后加热，保温，继续升温后，充入氢气进行反应，即得到用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的镍基催化剂。

进一步优选的，本发明所述的反应溶剂液体有机氢载体包括选自N-乙基咔唑、2-甲基吲哚或者酚嗪中的一种。

进一步优选的，本发明所述的催化剂载体选自Al₂O₃、SiO₂、石墨烯或者C₃N₄中的一种。

本发明的另一目的在于提供一种原位制备的用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的镍基催化剂的制备方法。

为实现本发明另一目的而采用的技术方案为：一种原位制备的用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的镍基催化剂的制备方法，其制备步骤为：在高压反应釜中加入双（1，5-环辛二烯基）镍、反应溶剂液体有机氢载体和催化剂载体，抽真空并检漏之后加热，保温，然后升温后，充入氢气进行反应，即得到用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的镍基催化剂。

其中，所述的双（1，5-环辛二烯基）镍、反应溶剂液体有机氢载体和催化剂载体的质量比为（1-2）：（208-417）：21。

反应条件为：加热至80℃，保温2h；升温至120-180 ℃，充入氢气1-7 MPa，反应2h。