[发明专利]用NiAgPt/多孔CexCoyOz纳米催化剂催化水合肼脱氢的方法

说明书

本发明公开了一种用NiAgPt/多孔CexCoyOz纳米催化剂催化水合肼脱氢的方法，属于化学化工技术领域。本发明将制备好的纳米催化剂置于反应器中，将反应器置于水浴中升至一定温度，接着将水合肼和氢氧化钠混合液加入反应器中进行反应，生成的氢气采用排水法收集。与现有的催化剂不同的是：根据本发明，调节催化剂中金属Ni、Ag、Pt的摩尔比及载体前驱体硝酸铈、硝酸钴和2‑甲基咪唑的摩尔比就可以制得用于水合肼脱氢制氢气的高活性、高选择性、高稳定性的纳米催化剂。使用该催化剂进行水合肼脱氢反应，脱氢转化率和选择性均为100％，反应的TOF值大于880h^‑1，循环使用3h，反应的TOF值仍大于874h^‑1。

技术领域

本发明属于化学化工技术领域，具体涉及用NiAgPt/多孔CexCoyOz纳米催化剂催化水合肼脱氢的方法。

背景技术

化石资源的储量有限和其大量使用造成的严重环境污染，寻求和探索新型清洁能源是人类解决上述问题及实现可持续发展的重要途径。目前，氢气具有来源广泛、使用后产物仅为水且能量密度高等优点，被誉为21世纪的清洁高效新能源。开发高效的储氢材料是促进氢能源在氢燃料电池的大规模应用的关键。

水合肼具有很高的质量能量密度(8wt％)，而且在室温下呈液态，可以安全地储存和运输。目前水合肼分解主要有两种途径：途径一完全分解的产物只有氢气和氮气，没有其他固体副产物；途径二不完全分解生成氮气和氨气，造成水合肼的浪费。因此，开发高效的水合肼脱氢催化剂对氢气的利用至关重要。

2014年何磊对氧化铝负载铂的催化剂进行镍改性，有效的提高了反应的转化频率(TOF)，但也只达到了16.5h^-1，进一步提高催化剂的反应转化频率(TOF)对于水合肼的大规模实际应用具有重要意义。本专利提出Ni掺杂合金化的方法和载体优化改进技术相结合对催化剂的催化性能进行优化调控，旨在提高催化剂的稳定性和活性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用NiAgPt/多孔CexCoyOz纳米催化剂催化水合肼脱氢的方法，以期该NiAgPt/多孔CexCoyOz纳米催化剂在较温和的条件下实现水合肼完全脱氢。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。

用NiAgPt/多孔CexCoyOz纳米催化剂催化水合肼脱氢的方法，具体步骤是：将制备好的NiAgPt/多孔CexCoyOz纳米催化剂置于反应器中，将反应器置于水浴中升至15～60℃，接着将摩尔比为1：(1.2～2.5)的水合肼和氢氧化钠混合液加入反应器中进行反应，得到产物氢气；所述的催化剂与混合液质量比为1:(30～70)。

所述的NiAgPt/多孔CexCoyOz纳米催化剂包括Ni、Ag、Pt和多孔CexCoyOz，其中，Ni来源于硝酸镍，Ag来源于硝酸银，Pt来源于氯铂酸，多孔CexCoyOz由硝酸铈、硝酸钴与2-甲基咪唑形成Ce-Co-MOF焙烧制得，硝酸镍、硝酸银与氯铂酸的摩尔比为1：(0.1～0.4)：(0.05～0.2)；硝酸镍与硝酸铈、硝酸钴、2-甲基咪唑的摩尔比为1：(1～3)：(5～9)：(12～21)。

所述的NiAgPt/多孔CexCoyOz纳米催化剂是通过以下步骤予以制备的：

(1)将硝酸铈、硝酸钴和2-甲基咪唑溶解于甲醇溶液中形成均一溶液，在18～30℃下搅拌16～24h，离心得到Ce-Co-MOF；

(2)将Ce-Co-MOF转移至管式炉，焙烧得到多孔CexCoyOz；

(3)将焙烧得到的多孔CexCoyOz置于硝酸镍、硝酸银和氯铂酸溶液，在3～12℃下使用氨硼烷溶液还原3.5～6h，离心干燥，即制得NiAgPt/多孔CexCoyOz纳米催化剂。