[发明专利]一种镍铁水滑石负载型超细纳米钌催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种镍铁水滑石负载型超细纳米钌催化剂及其制备方法，属于纳米钌催化剂技术领域。为解决现有钌催化剂稳定性无法满足N‑乙基咔唑循环储放氢的要求，本发明提供了一种镍铁水滑石负载型超细纳米钌催化剂，以镍铁水滑石为载体所负载的超细纳米钌颗粒的负载量为1～10wt.％。本发明在镍铁水滑石悬浊液中加入钌前驱体溶液，在100～700W超声功率下对所得混合液进行超声还原，钌离子进入镍铁水滑石多孔结构并在超声波作用下被原位还原得到纳米钌颗粒并更好的锚定在水滑石的层板上，抑制了纳米钌颗粒的团聚，提高了钌催化剂的稳定性，将其应用于N‑乙基咔唑加氢反应，表现出良好的催化性能和重复使用性能。

技术领域

本发明属于纳米钌催化剂技术领域，尤其涉及一种镍铁水滑石负载型超细纳米钌催化剂及其制备方法。

背景技术

随着世界能源的紧缺，各种新型能源的应用成为科学界关注的焦点。氢能源凭借其来源丰富、热值高、无污染等优点，成为未来新能源发展的重要方向之一，而氢能源大规模应用的关键在于氢气的存储环节。有机液态氢化物储氢是一种利用不饱和有机物催化加脱氢反应来实现氢的可逆储放的较具使用价值的储氢方法。

N-乙基咔唑-NEC作为一种新型有机液体，其加氢产物可以在较低温度下实现脱氢，因而成为最有前途的液态有机氢载体。加氢催化剂对N-乙基咔唑的循环储放氢过程至关重要，决定着储氢量和储氢效率。叶旭峰等以雷尼镍为催化剂对乙基咔唑循环储放氢进行尝试，结果表明在4次循环后反应衰减较为严重，催化剂催化活性降低非常明显。

钌是过渡金属，钌原子的电子结构是氧化态最多的元素，每一种电子结构又具有多种几何结构，为多样的钌配合物合成提供良好的基础，因此广泛应用于各类有机合成反应中。钌具有良好的加氢性能，是一种优良的加氢催化剂。申请号为202010795578.6的发明专利申请利用等离子体辉光放电处理以镁铝水滑石为载体原位制备了一种超细钌纳米催化剂，虽然钌纳米颗粒在水滑石载体上分散度较好，但在后续实验中发现其稳定性无法满足N-乙基咔唑循环储放氢的要求。

发明内容

为解决现有钌催化剂稳定性无法满足N-乙基咔唑循环储放氢的要求，本发明提供了一种镍铁水滑石负载型超细纳米钌催化剂及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种镍铁水滑石负载型超细纳米钌催化剂，以镍铁水滑石为载体所负载的超细纳米钌颗粒的负载量为1～10wt.％。

进一步的，所述超细纳米钌颗粒的粒径范围为0.78～2.20nm，平均粒径为1.26nm。

进一步的，所述镍铁水滑石的Ni²⁺与Fe³⁺的摩尔比为1:1～4:1。

一种本发明所述镍铁水滑石负载型超细纳米钌催化剂的制备方法，在镍铁水滑石悬浊液中加入钌前驱体溶液，在100～700W超声功率下对所得混合液进行超声还原，离心收集所得物体物质即为镍铁水滑石负载型超细纳米钌催化剂。

进一步的，所述钌前驱体溶液中的钌前驱体与镍铁水滑石悬浊液中的镍铁水滑石的重量比为0.01:1～0.1:1。

进一步的，所述钌前驱体为Ru(NO)(NO₃)₃、Ru(OAc)₃、RuCl₃·3H₂O或C₁₅H₂₁O₆Ru中的一种或几种的组合。

进一步的，所述钌前驱体溶液的摩尔浓度为0.01～0.1mol/L。

进一步的，所述超声还原温度为20～80℃。

进一步的，所述超声还原的时间为0.5～2h。