[发明专利]一种Ni-La-B催化剂及其制备方法和在硼氢化物醇解制氢中的应用

说明书

技术领域

本发明属便携式制氢技术领域，具体涉及一种Ni-La-B催化剂及其制备方法和在硼氢化物醇解制氢中的应用。

背景技术

传统能源的大量开采和使用，造成了严重的能源危机和环境污染，给社会经济的持续发展和人类的生存带来了严重问题。新能源的开发显得尤为重要，包括太阳能、风能、生物能、氢能、海洋能和地热能等。其中氢是理想的载能体， 燃烧时只产生水，不产生任何污染物。与其它传统的能源物质相比，还具有能量密度高、热转化效率高等诸多优点。

硼氢化钾水解制氢都已被证实为一种安全、储氢率高，环境友好的可行氢源技术，是一种方便、实用、且能有效制备高纯度氢气的新型氢气发生技术。与其他储氢方式相比，硼氢化钾催化水解制氢的优点在于：(1) 高储氢效率。 (2) 产氢条件温和(3) 制氢纯度高 (4) 操作安全、无环境负面效应，水解副产物KBO₂可下线回收利用。上述技术优点决定了KBH₄催化水解制氢系统技术具有良好的应用前景。

当KBH₄与催化剂脱离接触，水解反应会立刻停止，所以其水解产氢反应具有良好的可控性。

    

但硼氢化钾水解制氢存在一些不足，其中包括硼氢化钾水解的副产物抑制问题，水在零下难以以溶液的相态存在。这就需要一种新的反应溶剂来优化它。乙醇与水的化学结构及物理性质方面的部分相似性使其能够代替水来作为反应溶剂，并且乙醇的低冰点使得硼氢化钾制氢反应能够在零摄氏度以下进行。

但硼氢化钾醇解在低温下反应很缓慢，产氢率低，难以实现在低温下的应用。因此，寻找在低温下使得硼氢化钾醇解制氢反应能够高效、持续、稳定地进行的催化剂成为燃料电池在低温环境下应用的关键。

研究发现多数催化剂可用于催化醇解硼氢化钠制氢。研究发现Pt（Kojima,2002,1029）、Ru（Amendolat,2000,969）等贵金属催化剂的催化效果好，能提供高效的氢气制备速率，但成本高和易失活等缺陷限制了其应用。

普通金属如Co和Ni等被广泛研究应用于催化硼氢化钾醇解制备氢气，如Ni-B/TiO2(J.HanKuer,2011,3) Co-Ni-B（Suresh Babu Kalidindi,2008,770）等，但其活性和稳定性不够理想。催化剂的活性和稳定性是评价催化剂优劣的重要指标。

发明内容

针对现有技术中硼氢化钾醇解制氢所用催化剂存在的上述缺陷，本发明的目是提供一种Ni-La-B催化剂及其制备方法和在硼氢化物醇解制氢中的应用，本发明所述催化剂成本低，所述制备方法简便，产氢速率高。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种Ni-La-B催化剂，所述催化剂活性组分为Ni-La-B晶型颗粒，比表面积为200-500m²/g，B在Ni-La-B晶型颗粒中的质量百分含量为5-15%，Ni与La的摩尔比为1：10-10：1。

本发明还提供了所述的Ni-La-B催化剂的制备方法，它包括以下步骤：

分别配制质量百分比浓度均为1%-85%的镍盐和镧盐水溶液，将其置于超声波清洗器中超声1~5h；称取硼氢化钾加水使之溶解，(镍盐+镧盐)：硼氢化钾的摩尔比为1:5-0.5:1，将硼氢化钾溶液逐滴加入到镍盐和镧盐溶液中，对催化剂进行还原，在还原过程中用保护气使催化剂免受氧气氧化；将还原充分的催化剂干燥、研磨、过筛、备用。

对上述技术方案的进一步改进：所述镍盐为硝酸镍、硫酸镍、碳酸镍或氯化镍中的一种，所述镧盐为硝酸镧、硫酸镧、碳酸镧或氯化镧中的一种。

对上述技术方案的进一步改进：所述硼氢化物为硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化锂、硼氢化钙或硼氢化钡。

对上述技术方案的进一步改进：所述的用于保护气为氮气。

对上述技术方案的进一步改进：所述干燥条件为在真空干燥箱温度为60~100℃，干燥时间为1~16h。

本发明还提供了所述的Ni-La-B催化剂在用于硼氢化钾醇解制氢的应用。

对上述技术方案的进一步改进：所述Ni-La-B催化剂可循环使用20次以上。

 

对上述技术方案的进一步改进：使用所述催化剂在0-40℃时，随温度升高，反应速率加快。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：