[发明专利]一种钯基催化剂催化全氢化有机液体储氢材料低温脱氢的方法

说明书

本发明公开了一种钯基催化剂催化全氢化有机液体储氢材料低温脱氢的方法，所述方法为：所述全氢化有机液体储氢材料在常温下为液体，将全氢化有机液体储氢材料和钯基催化剂混合后加热到100～160℃进行脱氢反应，全氢化有机液体储氢材料在钯基催化剂的作用下实现脱氢，所述钯基催化剂为氧化钯/碳或钯/介孔碳。本发明提供的方法有效地降低全氢化有机液体储氢材料脱氢的温度，提高了有机液体在低温下脱氢的转化率和收率，在100～160℃下就可以实现较高的转化率。

技术领域

本发明涉及有机液体储氢材料领域，具体涉及一种钯基催化剂催化全氢化有机液体储氢材料低温脱氢的方法。

背景技术

有机液体氢化物储氢是Sultan和Shaw在1975年首次提出，用甲基环己烷作为有机液态氢载体。接着意大利联合研究中心Gretz等人在20世纪80年代在“Euro-Quebec氢计划”中开始进行液态有机氢化物应用于储氢技术，开始了这种新型储氢技术的研究。

传统的有机液体储氢介质主要有苯、甲苯和萘等。现在的催化剂以及脱氢技术导致传统有机液体氢化物脱氢温度高，供氢成本高，难以实现低温脱氢，制约其大规模应用和发展。不饱和芳香杂环有机物(如咔唑，乙基咔唑)作为储氢介质由Pez等人提出，这类化合物质量和体积储氢密度较高(5.8wt％)，已达到车载储氢要求，而且分子中的杂原子可以有效地降低加氢和脱氢反应温度。这是由于分子中引入N元素后，可以降低氢化合物的标准焓，并且与N相邻的C-H键能要低于环烷烃中的C-H键能，从而有利于氢的释放。氮乙基咔唑是最先发现的脱氢温度在200℃以下的可完全氢化/脱氢的有机液体储氢材料。十二氢化氮乙基咔唑在150min内的氢脱量已达到5.8％，氢气纯度高达99.9％，且完全没有CO、NH₃等可能毒化燃料电池电极的气体产生。对于氢化咔唑类化合物来说，中国地质大学程寒松课题组比较了贵金属Pd、Pt、Ru和Rh催化剂对十二氢乙基咔唑脱氢性能，发现其催化性能顺序为PdPtRuRh。Pd和Pt基催化剂均可以得到100％的最终脱氢产物乙基咔唑，180℃下活性最高。另外还报道Pd/Al₂O₃催化剂在160～190℃下可以将八氢-乙基吲哚完全脱氢。浙江大学安越等人对十二氢乙基咔唑的脱氢性能进行了研究，催化剂选用Pd/Al₂O₃，反应温度为200～260℃。得到，温度越高，催化剂与十二氢乙基咔唑用量比越大，脱氢速率越快，脱氢量越大，转化率越高。220℃时十二氢乙基咔唑脱氢转化率为89.4％，脱氢产物主要是乙基咔唑。

从目前的研究内容可以看到，十二氢乙基咔唑的脱氢温度都在180℃以上，由于有机储氢液体存在多步可逆放氢步骤，而放氢气步骤更有利于催化剂表面高温的反应，而加氢步骤更有利于在催化剂表面低温的反应，因此在低温条件下更有利于放氢反应，从而在低温条件下对放氢步骤造成了很大的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钯基催化剂催化全氢化有机液体储氢材料低温脱氢的方法，有效地降低全氢化有机液体储氢材料脱氢的温度，在100～160℃下就可以实现较高的转化率。

本发明所提供的技术方案为：

一种钯基催化剂催化全氢化有机液体储氢材料低温脱氢的方法，所述方法为：所述全氢化有机液体储氢材料在常温下为液体，将全氢化有机液体储氢材料和钯基催化剂混合后加热到100～160℃进行脱氢反应，全氢化有机液体储氢材料在钯基催化剂的作用下实现脱氢，所述钯基催化剂为氧化钯/碳或钯/介孔碳。

所述全氢化有机液体储氢材料和钯基催化剂的质量比为10：1～5。

作为优选，所述脱氢反应的时间为2～70h。反应后的产物用气相质谱分析产物。

作为优选，所述全氢化有机液体储氢材料由有机液体储氢材料加氢制得；以质量百分数计，所述有机液体储氢材料包括36％的丙基咔唑24％的乙基咔唑和40％的2-甲基吲哚。