[发明专利]一种用于甲酸液相分解制氢的多相催化剂及其制备方法

说明书

本公开提供了一种用于甲酸液相分解制氢的多相催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将碳材料经过硝酸处理氧化；(2)向步骤(1)中加入酰氯化试剂，在65‑85℃下回流处理，回流处理时间为8‑12h,得到酰氯化的碳材料；(3)将酰氯化的碳材料与氨基聚合物室温反应20‑28h得到氨基聚合物修饰的酰氯化的碳材料；(4)将氨基聚合物修饰的酰氯化的碳材料分散在水中，滴入钯前驱体溶液，搅拌一段时间后调节pH至9‑11，再向溶液中滴入硼氢化钠水溶液；(5)步骤(4)反应完成后，经洗涤真空干燥得到用于甲酸液相分解制氢的多相催化剂。

技术领域

本公开涉及化工生产工艺领域，尤其涉及一种用于甲酸液相分解制氢的多相催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，全球约90％的能源供应来自化石燃料，但是化石能源储量有限并且化石能源在提供能源供应的同时也会污染我们的环境。因此能源短缺和环境污染正逐渐成为限制国家经济和社会发展的重要因素。开发新的清洁和可再生能源是解决能源短缺和环境污染的最有效手段。非化石燃料，如太阳能、风能、地热能等极大的缓解了能源危机，氢能作为清洁和可再生能源中的一种，由于其来源广泛，可再生、环保和热值高的特点受到了世界各国的广泛关注。然而氢的可控生产和储存仍然是一个棘手的问题，特别是在燃料电池领域。

甲酸(Formic Acid，FA)又名蚁酸，是最简单有机羧酸，密度为1.22g/cm³，其化学分子式是HCOOH，相对分子量为46.03，能与水、甲醇和乙醇等极性强的溶剂互溶，常温下为液体且有一定的刺激性气味。甲酸理论含氢量为4.35％，原料来源广，低毒，成本低，因此其是一种理想的储氢材料。

甲酸制氢有两条反应路径其一是由HCOOH的O-H键断裂开始再经过氢消除得到CO₂和H₂的过程，其二是由HCOOH的C-H键断裂开始再生成CO和H₂O的过程。在甲酸制氢反应过程中应该极力避免CO的生成，因为反应产生的CO容易吸附在催化剂活性金属表面，造成催化剂中毒失活。所以，设计并合成的甲酸制氢催化剂应该具备高效，选择性高和稳定性好的特点。

HCOOH(L)→H2(g)+CO2(g)△G(298K)＝-32.9kJ/mol

HCOOH(L)→H₂O(L)+CO(g)△G(298K)＝-20.7KJ/mol

吉林大学在CN107511150A中(公开日2017.12.26)中公开了一种甲酸分解制氢的多相催化剂的制备方法，将碳载体超声分散于水中，充分搅拌得到第一悬浊液；向第一悬浊液中加入柠檬酸钠溶液，充分搅拌得到第二悬浊液；将硼氢化钠溶液倒入第二悬浊中，得到第三悬浊液；配置氯钯酸和氯金酸的混合溶液，向混合溶液中加入氢氧化钠溶液，然后将其加在第三悬浊液中置于室温搅拌，得到甲酸分解制氢的多相催化剂，该发明提供了一种简单方便的PdAu/C合金催化剂的制备方法，制备的样品在室温下具有优异的甲酸分解反应的催化性能。

南京大学在CN108654672A(公开日2018.10.16)公开了一种高效催化甲酸产氢负载型钯催化剂的制备方法，所述方法包括：合成中孔硅(SBA-15)；以SBA-15为模板，四氯化碳为碳源，乙二胺为氮源合成中孔氮化碳(MCN)；采用沉积沉淀法负载贵金属Pd；合成的负载型钯催化剂，具有适当的孔结构，表面N元素的原子比例为8.85-18.67％，Pd的粒径范围为1.16-1.53nm。该催化剂应用于催化甲酸产氢反应中，制备方法简单，操作方便，催化效率高，可循环使用。