[发明专利]一种用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的基于过渡金属-硼的催化剂及其制备方法有效

专利信息
申请号: 202010007986.0 申请日: 2020-01-06
公开(公告)号: CN111013663B 公开(公告)日: 2022-11-22
发明(设计)人: 吴勇;余洪蒽;谢镭;郑捷;李星国 申请(专利权)人: 苏州清德氢能源科技有限公司
主分类号: B01J31/26 分类号: B01J31/26;B01J31/12;C01B3/00
代理公司: 常州市权航专利代理有限公司 32280 代理人: 张佳文
地址: 215500 江苏省苏州市常*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 催化 液体 有机 载体 基于 过渡 金属 催化剂 及其 制备 方法
【说明书】:

发明属于储氢技术领域和催化技术领域,具体涉及一种用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的基于过渡金属‑硼的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,所述活性催化组分为过渡金属‑硼与金属氢化物的混合组分;所述的过渡金属‑硼是由过渡金属盐与硼氢化物溶液经反应制得。和现有技术相比,本发明具有如下优点:(1)本发明催化剂制备过程简单,易于操作和放大,很容易应用;(2)本发明所制得的催化剂性能优异,在不使用贵金属的情况下可以达到贵金属催化剂的性能,而且吸氢和放氢使用同一种催化剂,可以显著降低液体有机氢载体的使用成本。

技术领域

本发明属于储氢技术领域和催化技术领域,具体涉及一种用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的基于过渡金属-硼的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往往需要不同的催化剂。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,本发明提供一种用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的基于过渡金属-硼的催化剂及其制备方法。本发明所述的基于过渡金属-硼的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,催化性能都分别媲美甚至超过贵金属催化剂,从而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。

为达到上述目的,本发明所采用如下技术方案:

一种用于催化液体有机氢载体吸氢和放氢的基于过渡金属-硼的催化剂,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,所述活性催化组分为过渡金属-硼与金属氢化物的混合组分,所述的过渡金属-硼是由过渡金属盐与硼氢化物溶液经反应制得。

优选的,本发明所述的过渡金属-硼由如下制备步骤制得:将过渡金属盐、十六烷基三甲基氯化铵、催化剂载体和去离子水,超声分散,超声条件下缓慢滴加硼氢化物溶液,滴完后继续超声,离心分离,清洗,最后抽真空干燥。

进一步优选的,本发明所述的过渡金属-硼与金属氢化物的质量比为1:0.5~2。

进一步优选的,本发明所述的过渡金属-硼选自Fe-B、Co-B、Ni-B、NiFe-B、NiCo-B、FeCo-B、FeCoNi-B中的一种。

进一步优选的,本发明所述的过渡金属盐选自CoCl2•6H2O、NiCl2•6H2O、FeSO4•7H2O中的一种或多种。

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

进一步优选的,所述的过渡金属盐与十六烷基三甲基氯化铵的摩尔比为1:1.5~2;所述的十六烷基三甲基氯化铵、催化剂载体与去离子水的质量比为1:2~5:2~5;所述过渡金属盐与硼氢化物的摩尔比为1:1~2。

进一步优选的,本发明所述的金属氢化物包括选自LiH、MgH2、YH3、LaH3、GdH3、NaAlH4中的一种或几种。

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