[发明专利]过渡金属铱催化从生物质和生活垃圾的水解液中制备氢气的方法

说明书

过渡金属铱催化从生物质和生活垃圾的水解液中制备氢气的方法，将生物质或生活垃圾置于稀硫酸中，然后再加入催化量的矾酸钠和微量DMSO进行氧化水解，使其中的纤维素和半纤维素定量地转变为甲酸得到溶液A；向溶液A中加入NaOH中和稀硫酸至溶液A的pH值为1.4‑2.3，然后再向其中加入过渡金属铱均相催化剂催化水解液中的甲酸释放氢气，同时产生的CO₂通过碱液吸收转变成碳酸盐。本发明具有良好的兼容性，中间无需复杂的分离操作步骤。和现有的均相催化技术相比，制氢产率≥84％，纤维素和半纤维素几乎定量转化为H₂；水相反应体系，无需大量有机溶剂参与，降低了成本和环境污染。

技术领域

本发明属于化学领域、能源转化领域，具体涉及一种过渡金属铱催化从生物质和生活垃圾的水解液中制备氢气的方法。

背景技术

随着社会的不断进步和工业化程度的迅猛发展，人类社会对能源的需求与日俱增。与此同时，化石资源的日益枯竭和使用过程中导致的CO₂排放量增加及空气污染已成为21世纪人类社会面临的最严重的两大难题。因此寻找大量丰富的可再生清洁能源已成为全世界关注的重要科学问题。氢气具有燃烧值高，燃烧产物零污染的特点，是理想的清洁能源载体。生物质是地球上最丰富的可再生能源之一，如果利用丰富的非粮生物质资源进行能源转化，从中制取氢气，将为世界关注的可持续清洁能源问题提供一个有效的解决方案。

目前利用生物质进行能源转换的技术主要包括两个方面：第一，在苛刻的高温高压条件下进行气化，高温热解或者在超临界水中气化制备氢气(Toonssen,R.；Woudstra,N.；Verkooijen,A.H.M.,Exergy analysis of hydrogen production plants based onbiomass gasification.International Journal of Hydrogen Energy 2008,33(15),4074-4082.Cortright,R.D.；Davda,R.R.；Dumesic,J.A.,Hydrogen from catalyticreforming of biomass-derived hydrocarbons in liquid water.Nature(London,U.K.)2002,418(6901)964-967.Azadi,P.；Farnood,R.,Review of heterogeneous catalystsfor sub-and supercritical water gasification of biomass andwastes.International Journal of Hydrogen Energy 2011,36(16),9529-9541.)，但是苛刻的反应条件及在反应过程中生成一定量的CO，CO₂，CH₄和H₂混合在一起严重限制了该项技术的应用前景；第二，利用酶催化技术在温和条件下制备氢气(Woodward,J.；Mattingly,S.M.；Danson,M.；Hough,D.；Ward,N.；Adams,M.,In vitro hydrogen production byglucose dehydrogenase and hydrogenase.Nat Biotech 1996,14(7),872-874.RDO deBarros,；R.de S Paredes,；Endo,T.；Bon,E.P.；Lee,S.H.,Association of wet diskmilling and ozonolysis as pretreatment for enzymatic saccharification ofsugarcane bagasse and straw.Bioresource technology 2013,136,288-294.)，然而高额的成本以及缓慢的制氢速度是这项技术的瓶颈。