[发明专利]一种氨热解制氢催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及氨分解技术领域，具体涉及一种氨热解制氢催化剂及其制备方法。该氨热解制氢催化剂的制备方法为：使用氮掺杂碳纳米管NPTC先负载钌、后负载镍再将产物煅烧还原制得氨热解制氢催化剂。通过在氮掺杂碳纳米管NPTC上先负载钌、后负载，不但能够降低钌的使用量，还能够提高催化剂的氨热解制氢催化活性，使得制得的氨热解制氢催化剂在550℃、空速6000h^‑1的状态下氨气转换催化效率能够达到90％以上。同时，通过先负载钌后负载镍，能够解决氮掺杂连通管状结构的碳纳米管上钌的过度还原的问题，使得催化剂活性进一步提高。而且，制备出的氨热解制氢催化剂中，钌、镍的分散度高、催化活性与纯钌相比有很大的提高。

技术领域

本发明涉及氨分解技术领域，具体涉及一种氨热解制氢催化剂及其制备方法。

背景技术

氢能作为二十一世纪最理想清洁的可再生能源受到广泛关注。但由于传统制氢方法成本很高，且氢气易燃易爆、易与储氢材料发生氢致脆等特点在很大程度上限制了氢能的工业化应用。而氨气具有较高的氢含量且沸点远高于液态氢，利用氨分解制氢就为氢气的储存和运输及在车载制氢方面的应用提供了便利条件。氨分解制氢大致可分为电解制氢和热解制氢两种，其中氨热解制氢由于其工艺成熟、反应简单、流程短、反应转化效率高等特点在工业上有着相对更广泛的应用。氨热解制氢的反应由于其可逆性，在单纯加热的条件下转化率是很低的，达不到大规模工业生产的要求，故高效催化剂在该反应中起着至关重要的作用。

对于工业生产中使用的催化剂来说，效率和效益是必须要考虑的两个问题，而传统的用于氨热解制氢的催化剂有以下几个缺陷限制了它的大规模应用：(1)以钌为代表的高效催化剂成本很高；(2)而低成本非贵金属催化剂活性低，导致反应完全转化温度高且转化效率低。

因此，亟需提出一种氨热解制氢催化剂及其制备方法，该氨热解制氢催化剂环境友好、低成本、高效率。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种氨热解制氢催化剂及其制备方法，该氨热解制氢催化剂环境友好、低成本、高效率。

本发明的发明构思为：通过在氮掺杂碳纳米管(NPTC)上负载钌、镍合金，能够提高催化剂的氨热解制氢催化活性，同时，通过先负载钌后负载镍能够解决钌的过度还原的问题，使得催化剂活性进一步提高。

本发明的第一方面提供一种氨热解制氢催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

通过包括二氧化钛纳米管、咪唑类物质、酰胺类物质和偶氮类聚合引发剂经过聚合、煅烧、氢氟酸去除二氧化钛制得氮掺杂碳纳米管(NPTC)；所述咪唑类物质含有烯基，所述酰胺类物质含有烯基；

在所述氮掺杂碳纳米管(NPTC)上负载钌，制得负载钌的氮掺杂碳纳米管(NPTC)粉末；所述负载钌过程中煅烧的温度为100-150℃；

在所述负载钌的氮掺杂碳纳米管(NPTC)粉末上负载镍，制得所述氨热解制氢催化剂；所述负载镍过程中煅烧的温度为煅烧的温度为600-800℃。

相对于现有技术，本发明第一方面提供的一种氨热解制氢催化剂的制备方法的有益效果如下：通过在氮掺杂连通管状结构的碳纳米管(NPTC)上负载钌、镍合金，能够提高催化剂的氨热解制氢催化活性；同时，通过先负载钌后负载镍，能够解决氮掺杂连通管状结构的碳纳米管上钌的过度还原的问题，使得催化剂活性进一步提高。而且，制备出的氨热解制氢催化剂中，钌、镍的分散度高、催化活性与纯钌相比有很大的提高。

优选的，所述咪唑类物质包括1-乙烯基咪唑、2-乙烯基咪唑、5-乙烯基咪唑中的至少一种。

优选的，所述酰胺类物质包括N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、N,N'-乙烯基双丙烯酰胺中的至少一种。