[发明专利]一种高稳定性甲醇燃料分解催化剂的制备方法

说明书

本申请涉及催化剂材料领域，具体公开了一种高稳定性甲醇燃料分解催化剂的制备方法。包括下列制备步骤：S1、分别取硝酸铜、硝酸镁和硝酸铝添加至去离子水中，与碳酸钠溶液中搅拌混合得基体液；S2、调节基体液pH，静置陈化后，取下层沉淀并晶化处理，保温焙烧，得基体颗粒；S3、按重量份数计，分别称量45～50份溶剂、0.5～1.0份改性石墨颗粒和3～5份氯铂酸搅拌混合得反应液；S4、在氩气气氛下水热处理，调节pH至2.5，过滤并取沉淀，洗涤、干燥后破碎过筛。本申请先制备水滑石基体，再将负载有还原铂单质的石墨表面与水滑石基体复合，改善了甲醇分解催化剂在催化分解反应中的活性，提高催化剂的稳定性能。

技术领域

本申请涉及催化剂材料领域，更具体地说，它涉及一种高稳定性甲醇燃料分解催化剂的制备方法。

背景技术

近年来甲醇在多种金属表面上的化学吸附和分解已被广泛研究，因为甲醇可以作为新的液体能量载体，并且易于从生物质，煤和天然气合成，这些都是比原油丰富的矿石资源，且因其低成本、易操作和高能量而成为最有希望的原料之一。甲醇作为原料具有以下优点：

①甲醇分解只需要甲醇作为原料，且可利用发动机余热；

②液体甲醇在长途运输中的更方便；

③只要拥有经济有效的催化剂即可转化为CO和H₂并可用于从工业中回收废热；

④甲醇分解产生的氢气应用广泛，无论是直接用作内燃机的燃料，还是间接通过燃料电池提供电力，本质上是清洁的燃烧，而且可能是一种高能效的燃料，甲醇分解为H₂和CO是一个吸热反应，在内燃机上应用时，可充分利用发动机排出的热量，提高燃油经济性；

⑤分解甲醇是一种较为清洁的燃料，其效率比汽油和未分解甲醇分别高出60%和34%。

针对上述中的相关技术，发明人认为通过催化剂催化甲醇分解的方案中，由于甲醇分解催化剂中，催化剂中掺杂的颗粒产生热烧结导致团聚，从而使甲醇分解反应中活性迅速下降，影响其催化活性，降低了催化剂的稳定性能。

发明内容

为了改善了甲醇分解催化剂在催化分解反应中的活性，提高催化剂的稳定性能，本申请提供一种高稳定性甲醇燃料分解催化剂，所述高稳定性甲醇燃料分解催化剂的制备步骤包括：S1、分别取硝酸铜、硝酸镁和硝酸铝混合并添加至去离子水中，搅拌混合并收集得溶解液，按体积比1:1，将溶解液添加至碳酸钠溶液中，搅拌混合得基体液；S2、调节基体液pH为9～10，静置陈化后，取下层沉淀并晶化处理，得晶化颗粒并洗涤、干燥并破碎过500目筛，程序升温并保温焙烧，得基体颗粒；S3、按重量份数计，分别称量45～50份溶剂、0.5～1.0份改性石墨颗粒和3～5份氯铂酸搅拌混合并滴调节pH至10.5，得反应液；S4、将基体颗粒添加至反应液中，搅拌混合并研磨分散，过筛网并取分散浆液并置于反应釜中，在氩气气氛下水热处理，静置冷却至室温后，滴加硝酸至，调节pH至2.5，过滤并取沉淀，洗涤、干燥后破碎过筛，即可制备得所述高稳定性甲醇燃料分解催化剂。

通过采用上述技术方案，由于本申请以硝酸铜、硝酸镁和硝酸铝为原料进行制备，通过溶解后晶化煅烧处理，制备出带正电荷的水镁石层柱状化合物，并以此作为催化剂的基体材料，由于该基体材料表面积、可还原性比较优异，能有效提高甲醇分解的转化率和气体收率，抑制液相副产物的生成，在此基础上，通过选用石墨和氯铂酸进行制备，将石墨均匀的分散在乙二醇溶剂中，通过加热使氯铂酸还原出Pt单质，还原后的铂单质有效沉积石墨表面，同时有效填充至基体颗粒的内部，从而改善并固定基体颗粒的结构性能，使其在实际使用过程中不会由于烧结产生活性颗粒团聚的现象，从而改善了甲醇分解催化剂的催化分解活性和稳定性能。

进一步地，步骤S1所述的硝酸铜、硝酸镁和硝酸铝混合比例为，Cu：Mg：Al的摩尔比=1：2～3：1。