[发明专利]甲醛水溶液直接制氢金负载钛酸锶催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制氢催化剂，尤其是涉及一种甲醛水溶液直接制氢金负载钛酸锶(Au/SrTiO₃)催化剂及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展，石油等化石能源紧缺和二氧化碳温室气体超量排放已经成为当今世界各国共同面对的两大能源环境问题。清洁的氢能成为解决能源和环境问题的重要选项。传统的氢气一般是从煤和石油中转化的方法得到，其资源的不可再生性限制了其进一步发展。近年来，以有机物，特别是有机污染水溶液制氢的研究引起人们的重视，成为开发可再生清洁能源和环境保护的重点研究领域之一。甲醛水溶液在碱存在下利用纳米贵金属银纳米颗粒直接制氢(International Journal of Hydrogen Energy 35(2010)7177–7182)。中国专利CN101862656A介绍了一种利用Cu/Fe₃O₄@SiO₂催化剂分解甲醛水溶液产氢解决纳米催化剂分离难的问题，但催化剂制备工艺复杂，磁性粒子的磁性受到多种因素的影响，易导致分离效果不佳。近年来出现了负载型甲醛水溶液分解制氢催化剂Ag/γ-Al₂O₃(International Journal of Hydrogen Energy 39(2014)9114–9120)，但催化甲醛水溶液制氢必须要在碱存在下才能进行，含碱废水易造成环境污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甲醛水溶液直接制氢金负载钛酸锶(Au/SrTiO₃)催化剂及其制备方法。

所述甲醛水溶液直接制氢金负载钛酸锶(Au/SrTiO₃)催化剂，Au的负载量相对于载体SrTiO₃的质量百分比为1％～3％。

所述甲醛水溶液直接制氢金负载钛酸锶(Au/SrTiO₃)催化剂的制备方法包括以下步骤：

1)制备钙钛矿型SrTiO₃：将钛酸四丁酯溶于乙醇中，再加入冰乙酸，搅拌后得到钛酸四丁酯溶液；再将硝酸锶溶于水中，然后加入钛酸四丁酯溶液中，得澄清溶胶，烘干后得干凝胶，煅烧后用HNO₃水溶液对SrTiO₃样品进行滤洗去除杂质(SrCO₃)，得到钙钛矿型SrTiO₃；

2)制备甲醛水溶液直接制氢金负载钛酸锶(Au/SrTiO₃)催化剂：将洋浦桃叶用水浸泡，得到洋浦桃浸出液，将步骤1)得到的钙钛矿型SrTiO₃用氯金酸溶液浸渍，再用洋浦桃浸出液还原，然后抽滤洗涤至滤液中没有氯离子，将过滤后得到的固体干燥即得甲醛水溶液直接制氢金负载钛酸锶(Au/SrTiO₃)催化剂。

在步骤1)中，所述钛酸四丁酯、乙醇、冰乙酸、水的配比可为(0.02～0.04)mol∶(20～30)ml∶(12.5～25)ml∶20ml，其中，钛酸四丁酯以mol计算，乙醇、冰乙酸、水以体积计算；硝酸锶与钛酸四丁酯中的Sr与Ti的质量比可为1.2∶1；所述水可采用去离子水；所述烘干的温度可为80℃，烘干的时间可为12～24h；所述煅烧的条件可在750～850℃马弗炉中煅烧2～4h；所述HNO₃水溶液可采用1M的HNO₃水溶液。

在步骤2)中，所述洋浦桃叶以干重计，洋浦桃叶与水的质量比可为1∶(15～60)；所述用水浸泡的温度可为80～100℃，用水浸泡的时间可为10～60min；所述氯金酸溶液可采用摩尔浓度为0.097mmol/L氯金酸溶液；所述浸渍的时间可为60～90min；所述还原的温度可为70～90℃，还原的时间可为0.5～6h；所述抽滤洗涤可采用3～5次；所述干燥的温度可为60～80℃，干燥的时间可为24～48h。

甲醛水溶液直接制氢在市售常压水夹套密闭玻璃反应器中进行。称取甲醛水溶液直接制氢金负载钛酸锶(Au/SrTiO₃)催化剂0.1～0.3g，加入装有浓度为0.40～1.50M甲醛水溶液160ml反应器中，在磁力搅拌下，常压,反应温度35～90℃，进行反应，反应所产生的氢气量采用气相色谱GC950,TCD检测器，氩气为载气进行测试。