[发明专利]一种用于十二氢乙基咔唑脱氢的铂/二氧化钛催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于十二氢乙基咔唑脱氢的铂/二氧化钛催化剂及其制备方法，该催化剂的成分为铂、钛和氧，铂、钛和氧在催化剂中所占的质量百分比分别为0.5～5.0％、56.9～59.7％和38.1～39.8％；其制备方法分为两步：载体二氧化钛预处理，铂/二氧化钛催化剂的合成；本发明在乙二醇中，以柠檬酸钠为还原剂来制备负载型铂/二氧化钛催化剂，所得到的催化剂粉末粒径较小，并且分布均匀；能够在不添加任何表面活性剂和分散剂的条件下，有效解决了金属颗粒大和分布不均匀的问题；本发明催化剂能在保持反应活性的同时还降低了贵金属铂的用量，脱氢反应终产物乙基咔唑的选择性提高至97％以上，总脱氢量提升至5.75wt％。

技术领域

本发明属于有机液态氢化物储氢技术领域，具体涉及一种用于十二氢乙基咔唑脱氢的铂/二氧化钛催化剂及其制备方法。

背景技术

近些年来，能源危机和环境恶化的问题一直困扰着世界各国，专家学者们不断尝试寻找一种更加高效且环保的能源，以降低甚至取代传统化石燃料在国民生产生活中的地位。氢能作为最有可能得以大范围普及应用的能源之一，由于其储量大、热值高、环境友好等诸多优点，在很多领域都受到了关注。特别是在燃料电池领域，研究人员一直在试图将氢燃料电池应用在移动交通设备上，以减少有毒有害气体的排放。但是，由于现阶段储氢技术上还存在着很多难点，导致氢能在商业应用上的进展并不顺利。例如：加压气态储氢技术安全性较低、运输不便；金属合金储氢技术储氢量不理想、吸放氢速率慢；低温液化储氢技术能耗大、成本高。

研究人员在对烃类有机物加脱氢反应进行研究时发现，通过液态有机氢化物与氢的可逆反应，可以实现氢能的储存与利用。该技术的储氢量较大，氢能利用率较高，安全稳定，环境友好，储氢材料可循环使用，还可通过现存的化石燃料基础输送设备进行长距离运输，大大降低商业应用成本。

在众多已经报道的有机液态储氢材料当中，乙基咔唑是最早被提出可以在200℃以下实现加氢脱氢循环的液态有机储氢材料。其理论储氢密度为5.79wt％，释放的氢气纯度可达99.9％，不仅满足美国能源部提出的储氢技术指标，而且还对环境友好。

一些文献报道指出，铂、钯催化剂可以在180～270℃范围内实现十二氢乙基咔唑的脱氢反应。但不同载体负载的贵金属催化剂，如：钯/三氧化二铝，铂/三氧化二铝，钯/活性炭等等，在较低温度下的脱氢效率都很低(只能释放60％左右的氢)，并且贵金属用量都较大。为了更好的实现有机液态储氢材料商业应用，一种能在较低温度下提高十二氢乙基咔唑脱氢反应速率的低负载量金属催化剂的设计与合成是十分有必要的。

二氧化钛是一种N型半导体，由于其特殊的光电特性，长期以来在光催化领域被研究较多，而在十二氢乙基咔唑脱氢反应中没有被应用过。

目前制约该技术的取得进展的关键就是如何设计开发一种能在较低温度下提高十二氢乙基咔唑脱氢选择性和速率的低负载量金属催化剂，从而有效提高氢燃料电池的能量转化率。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于十二氢乙基咔唑脱氢的铂/二氧化钛催化剂及其制备方法，本发明所涉及的催化剂在降低贵金属负载量的同时，还能保持优异性能，不仅大大缩短了反应时间，而且大幅提升了催化剂对脱氢反应最终产物乙基咔唑的选择性；其合成工艺简便，成本低，满足规模化生产所需的条件。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于十二氢乙基咔唑脱氢的铂/二氧化钛催化剂，所述催化剂的成分为铂、钛和氧，其中铂、钛和氧在催化剂中所占的质量百分比分别为0.5～5.0％、56.9～59.7％和38.1～39.8％。

所述的用于十二氢乙基咔唑脱氢的铂/二氧化钛催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，载体二氧化钛预处理，具体步骤如下：