[发明专利]一步实现Pt/C催化剂制备和甲基环己烷脱氢的方法

说明书

技术领域

本发明是关于一步实现了Pt/C催化剂制备和甲基环己烷脱氢的方法，特别涉及一种利用催化过程中高温条件一步制备出Pt/C催化剂并加速催化反应的工艺方法。

背景技术

氢能作为一种“绿色能源具有储量丰富、来源广泛、能量密度高等优势,在燃料电池以及替代化石燃料等方面展现了很好的应用前景。在利用过程中,其储存和运输是关键。当氢作为一种燃料时,必然具有分散性和间歇性使用的特点,因此必须能够在一段时间内储存和运输到指定地方。国际能源署规定,实用的储氢系统其质量储氢密度必须达到5wt％,而且体积储氢密度也要求大于40kg/m³。

目前,报道较多的储氢方法主要有低温液态储氢、高压气态储氢、金属合金储氢、碳材料吸附储氢、化学氢化物储氢和金属有机骨架材料(MOFs)储氢等方法。这些方法都取得了一定进展,但还需要从质量储氢密度、体积储氢密度、能量效率、安全、成本等方面进一步考虑。因此,寻找高效低成本且又能规模化利用的储氢方法就成为关键。参见：朱刚利杨伯伦，液体有机氢化物储氢研究进展.化学进展21(2009)2760-2770.

甲基环己烷以其高的储氢密度：质量储氢密度为6.1wt％，体积储氢密度为47Kg/m³，而逐渐引起人们广泛关注；其次，甲基环己烷为工业上大规模生产化学用品；再者，甲基环己烷储氢为循环可逆过程，即甲基苯-甲基环己烷可以在不破坏碳环的主体结构下加氢和脱氢，这是结构非敏感的反应,在C-H键断裂的同时不影响C-C骨架的结构，而且反应是可逆的。同时，由于加氢过程为吉布斯自由能减小过程，而且绝对值极大，热力学极为有利，即加氢过程非常容易进行；而脱氢过程为强吸热反应，反应较难进行，需要使用催化剂来降低反应势垒。

目前关于甲基环己烷脱氢催化剂制备方法多为两步法，即需要首先制备出催化剂，之后再应用于催化反应，例如较常见为浸渍法，首先采用氯铂酸与碳球浸渍混合，之后再加氢还原制备出Pt/C催化剂，最后再应用于甲基环己烷脱氢这个反应过程中。参见：CuiZhang,ShuangxiLiuetal.HydrogenproductionbycatalyticdehydrogenationofmethylcyclohexaneoverPtcatalystssupportedonpyrolyticwastetirechar.InternationalJournalOfHydrogenEnergy36(2011)8902-8907.但催化剂在制备之后到参加反应放置过程中都会存在氧化问题，即使是贵金属Pt也在所难免，而在催化过程中，只有原子态Pt才能起到催化作用，而氧化态Pt并不能起到催化作用。所以急需一种新型工艺方法，可以一步实现催化剂制备并原位应用于甲基环己烷脱氢。一步法在甲基环己烷脱氢催化反应过程中制备出来催化剂，同时反馈回来加速甲基环己烷脱氢，中间不涉及先制备出催化剂，再转移到反应装置中，区别于常见的两步法，可以有效避免催化剂氧化并获得高效甲基环己烷脱氢性能。

发明内容

本发明的目的，是针对现有制备催化剂工艺复杂，易发生氧化等问题。利用甲基环己烷催化反应过程中高温的特点，同时结合乙酰丙酮铂高温分解生成Pt特性，在催化过程中一步制备出Pt/C催化剂，并获得高效甲基环己烷脱氢性能。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一步实现了Pt/C催化剂制备和甲基环己烷脱氢的方法，步骤如下：

(1)将配置乙酰丙酮铂乙醇溶液和碳球去离子水溶液混合,制得乙酰丙酮铂/碳球悬浮液抽滤，经过干燥得乙酰丙酮铂/碳球粉末；

(2)将乙酰丙酮铂/碳球粉末压片，置于常压固定床反应器中，通入甲基环己烷,进反应器温度为280℃-320℃，甲基环己烷脱氢。

所述乙酰丙酮铂乙醇溶液的质量浓度优选为：0.25g/L-1.5g/L。

所述碳球去离子水溶液质量浓度优选为：20g/L-50g/L。

所述乙酰丙酮铂乙醇溶液滴加到碳球去离子水溶液中。乙酰丙酮铂乙醇溶液与碳球去离子水溶液体积比优选为1:1-2:1。

所述甲基环己烷进料速度优选为0.03mL/min-0.05ml/min。

所述甲基环己烷进料时，通入氮气，N2流量优选为5mL/min-7ml/min。

所述乙酰丙酮铂其纯度优选为99.999％。

可以采用Agilent7700x型质子电感耦合等离子体质谱联用仪，分析样品中Pt的含量.