[发明专利]一种翅片状氨分解催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种翅片状氨分解催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂包括活性组分和载体；所述活性组分为镍，所述载体为翅片状金属氧化物MgAl₂O₄，所述活性组分的质量分数为5％‑10％，所述载体的质量分数为90％‑95％。本发明采用水热法制备翅片状金属氧化物MgAl₂O₄，然后采用浸渍法负载镍制得翅片状Ni/MgAl₂O₄催化剂。本发明制备的催化剂具有翅片状结构，比表面积大，可以为NH₃提供更多的活性位点。采用本发明制备方法所得催化剂的活性大，且微粒分布均匀，抗烧结性能较好，氨分解效果明显提高。

技术领域

本发明涉及氨分解催化技术，尤其是一种翅片状氨分解催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着化石能源短缺和环境污染问题的逐渐加重，寻找一种清洁的新型能源载体成为当今社会的关注热点。氢能作为一种环保的可再生能源，被认为是最有可能替代化石能源的能源载体。但是，氢能利用过程中仍有许多技术问题未得到有效解决，由于氢具有易燃易爆性和难压缩性，因此氢在存储和运输方面存在较大困难。其中，氨作为一种高效的储氢介质，越来越多地受到人们的关注。与氢相比，氨具有体积能量密度高、爆炸范围小、易于液化储存等独特优势，同时当前的合成氨工业也非常成熟，氨的生产成本也相对较低。目前，质子交换膜燃料电池(PEMFC)凭借着运行温度低等优势，逐渐被应用于氢能源汽车领域，而采用氨作为氢载体可以避免产生碳氧化物，从而防止对质子交换膜的损害。同时，氨分解产物中只有氢气和氮气，这也可以为一些工业过程提供良好的还原性和惰性气氛。

在氨分解制氢过程中，氨分解催化剂起着重要的作用。钌是目前已知最有效的氨分解催化剂，但是昂贵的成本限制了其大规模应用的潜力。相比其他碱金属催化剂而言，镍凭借着优异的催化性能和低廉的成本逐渐成为工业应用的首选。但是，对氨分解催化剂的成本、催化活性和寿命等方面的研究仍然有待完善，其中催化剂载体是重要的研究方向。

目前的催化剂载体主要由溶胶凝胶法、机械混合法、浸渍法等方法制备，但是这些方法制备的材料比表面积较小、催化性能较低，因此对催化剂载体的研究具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种翅片状氨分解催化剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中氨分解催化剂比表面积较小导致催化活性较低的缺陷。

本发明采用的技术方案如下：

一种翅片状氨分解催化剂，包括载体、负载在所述载体上的活性组分，其特征在于，所述载体为翅片状金属氧化物MgAl₂O₄，所述活性组分为Ni；所述活性组分Ni的质量分数为5％-10％，所述翅片状金属氧化物MgAl₂O₄的质量分数为90％-95％。

其进一步技术方案为：

所述翅片状金属氧化物MgAl₂O₄中，Mg的原料为氯化镁，Al的原料为氯化铝。

所述活性组分的原料为Ni(NO₃)₂。

一种翅片状氨分解催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氯化镁和氯化铝溶于水中制得溶液a；

(2)将适量络合剂加入所述溶液a中形成溶液b，将所述溶液b在180℃下加热12h，然后在105℃下干燥得到固体样品，将所述固体样品破碎后在750℃下煅烧2h即得到所述翅片状金属氧化物MgAl₂O₄；