[发明专利]一种铜基复合金属催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种铜基复合金属催化剂的制备方法，所述铜基复合金属催化剂用于甲醇水重整制氢技术中，其中SBA‑15分子筛为载体，ZnO为助催化剂，CuO为主催化剂，本发明经过活化后的SBA‑15分子筛在表面活性剂CTAB的作用下，铜离子与锌离子经高温焙烧氧化后的得到不同活性组份负载量的CuO‑ZnO/SBA‑15，金属粒子的均匀分布代表更多的接触活性位点，从而表现出优异的催化活性。活化后的SBA‑15存在大量微孔和介孔，表面积增大有利于催化剂的局部散热，且具有很好的机械性能，分子筛中少量的金属氧化物和二氧化硅增加整体催化剂的热稳定性。在甲醇水蒸气重整制氢反应中，在较高反应温度的条件下，表现出高氢气选择性和低一氧化碳选择性，以及较长的使用寿命。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，特别涉及一种铜基复合金属催化剂的制备方法。

背景技术

社会经济的不断发展，人们对一次化石能源的需求不断提高，随即带来温室气体，酸雨、空气污染、有毒有害废物的无节制排放等重大环境问题，因此迫切需要一种可替代化石能源的绿色新能源，不仅本身无毒且燃烧产物都为无毒无害，在近年来诸多理想能源中，氢气是最有潜力的一个。

甲醇水重整制氢工艺是目前主要制备氢气的手段，具有原料简单(甲醇和水)，产物清洁等优点，在化工领域发展长河中逐渐成熟，随着国家对使用新型绿色能源的提倡和不断推广，被视为重要制氢手段之一，且与燃料电池相结合应用更能发挥出其作用并大幅度改善人类的生活。

甲醇水蒸汽重整反应为强吸热反应，且反应产物为氢气和一氧化碳/二氧化碳。目前现有的甲醇水重整制氢技术中，已证实铜基催化剂在诸多重整制氢金属催化剂表现最佳，其中铜锌铝催化剂的应用比较广泛，但由于不耐高温、易烧结等缺点极大地限制其进一步普及。与此同时，人们通过将金、银、铂、钯等贵金属与过渡金属结合负载于一种或多种载体上作为复合金属甲醇水重整制氢催化剂，该类催化剂在耐高温和使用寿命表现优异，但其较高的成本阻碍了其推广道路。

综上所述，人们急需开发一种低一氧化碳选择性与较优热稳定性的甲醇水重整制氢催化剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有较好的热稳定性、高活性高氢气选择性的铜基复合金属催化剂的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种铜基复合金属催化剂的制备方法，所述铜基复合金属催化剂用于甲醇水重整制氢技术中，其中SBA-15分子筛为载体，SBA-15分子筛中含SiO₂和少量的金属氧化物，ZnO为助催化剂，CuO为主催化剂，具体包括如下操作步骤：

S1：先配置出锌盐和铜盐的前驱体乙醇/水的溶液A，所述溶液A中铜离子浓度和锌离子浓度都为0.1-1mol/L，所述溶液A体积为乙醇和水的混合溶液体积，再将所述混合溶液转移至三口烧瓶中，并设定温度油浴热搅拌加热，所述油浴温度为40-100℃，时间为20-60min；

S2.：取定量制备好的SBA-15分子筛，超声分散于20-100mL水中室温搅拌2-45min，加入0.1-5mL 0.05M氢氧化钠溶液，继续室温搅拌0-5min，用去离子水洗涤三次后，置于冷冻干燥箱中冷冻干燥12h，得到活化后的SBA-15，固体粉末B；

S3：取0.1-1g所述固体粉末B分散于20-100mL水中，置于油浴锅中65℃恒温搅拌2-15min，再加入0.01-0.1g十六烷基三甲基溴化铵，持续搅拌2-15min，得到悬浊液C；

S4：取一定体积所述溶液A逐滴加入悬浊液C中，滴加完毕后继续65℃恒温搅拌1-20min，转移至100mL去四氟乙烯釜中，置于恒温烘箱中在100℃条件下反应6-12h，自然降温后，将深灰色产物用水和乙醇分别洗涤三次后干燥，得到固体产物D；