[发明专利]一种改进型Pt/Mg-Al-O脱氢催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种改进型Pt/Mg‑Al‑O脱氢催化剂的制备方法及其应用。首先采用碱沉淀法，通过调控沉淀反应过程的工艺条件，制备具有高比表面积、大孔容和孔径的Mg‑Al水滑石载体，再利用超声波辅助浸渍法将活性组分Pt负载在Mg‑Al水滑石载体上，然后经煅烧、氢气还原得到Pt/Mg‑Al‑O催化剂。该方法制备的催化剂比表面积、孔容和孔径大，能显著提高Pt的金属分散度，在液体有机氢载体的脱氢反应中，不仅能够表现出优良的释氢速率，而且明显提升了稳定性，用于液体有机氢载体甲基环己烷脱氢反应中，反应200小时后，反应物的转化率仍能够高达95％以上。

技术领域

本发明属于化学储氢领域，具体涉及一种改进型Pt/Mg-Al-O脱氢催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着化石能源的过度开采和大量消耗，急切需要开发新型可再生能源来代替传统能源。氢能由于其来源广泛、清洁环保，被认为是本世纪最有潜力的能源之一。然而，氢能大规模利用需要解决克服由氢气的低体积密度引起的各种储存和运输问题。液体有机氢化物因其高储氢密度，低成本和可循环性，受到了人们广泛的关注。在液体有机氢化物系统中，氢通过加氢反应储存在贫氢介质中，再通过可逆的脱氢反应从富氢介质中释放出来。这种储存形式大大提高了氢运输过程的安全性，还能够与现有的石油基础设施兼容，易于广泛应用。但脱氢反应温度较高，催化剂在反应过程中容易积碳或活性组分团聚而导致失活。因此，制备一种活性高和稳定性好的催化剂，对于加速实现氢能的大规模应用具有重大意义。

现有催化剂中，Ni、Ir、Pd和Pt常被用作脱氢催化剂的活性组分。其中Pt由于对C-H键有着很高的活化能力，对环烷烃脱氢表现出较高的活性。在相同含量活性组分的条件下，金属的分散度越高，催化剂的活性越高。文献1[Materials Chemistry and Physics,209(2018)188-199]报道了以部分还原的Mo-SiO₂为载体负载金属Pt的催化剂，对环烷烃的脱氢反应表现出较好的催化效果。载体种类的变化也对催化剂脱氢性能有很大的影响。氧化铝有着较大的比表面积，是常用的脱氢催化剂载体，但是较多的表面酸性位点容易导致催化剂的结焦失活。因此在氧化铝载体中添加碱金属镁后，能够有效地中和载体表面的酸性位点，抑制催化剂的结焦失活，从而提高催化剂脱氢稳定性。中国发明CN106622228A公开了一种以掺杂Ce或Zr的Mg-Al水滑石为载体，Pt为活性组分的脱氢催化剂的制备方法。中国发明CN107376907A公开了一种以Mg-Al水滑石为载体，Pt为活性组分，Sn为助剂的负载型水滑石脱氢催化剂的制备方法。中国发明CN109331823A公开了一种一步法制备Pt/Ce-Mg-Al-O脱氢催化剂，在脱氢反应中表现出较好的催化活性。

然而，常规方法制备的Mg-Al水滑石孔容孔径较小，无法使活性组分有效地进入到水滑石的双层结构中，导致催化剂稳定性较差。

为了克服上述难题，本发明公开了一种改进型Pt/Mg-Al-O脱氢催化剂的制备方法，即：采用共沉淀法，通过控制沉淀反应的滴加速度、反应时间、晶化温度、晶化和冷却时间，制备出了高比表面积、大孔容和孔径的Mg-Al水滑石，再经等体积负载活性组分Pt、干燥、煅烧、氢气还原，得到高稳定性Pt-Mg-Al-O脱氢催化剂。该方法制得的催化剂具有优良的脱氢活性和稳定性，具有很好的工业化应用前景。

发明内容

针对目前有机液体氢化物储氢技术中存在的脱氢稳定性差等问题，本发明提供了一种改进型Pt/Mg-Al-O脱氢催化剂的制备方法及其应用，所得催化剂显著提升了稳定性，且无需添加其他助剂就能够在液体有机氢载体脱氢反应中表现出优良的脱氢活性。

本发明的技术方案：