一种制氢催化剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种制氢催化剂及其制备方法和用途，所述制氢催化剂包括载体和涂布在所述载体上的活性组分；所述载体为碳纳米管，所述活性组分为氧化铈、锰氧化物和纳米二氧化钛的组合物。本发明专利技术所述催化剂以氧化铈、锰氧化物和纳米二氧化钛的组合物作为活性组分，通过三者的协同作用，使制得的制氢催化剂具有较高的催化活性，选择性以及稳定性。

Catalyst for producing hydrogen and its preparation method and Application

The present invention provides a catalyst for hydrogen production and its preparation method and application thereof, wherein the catalyst comprises a carrier and coated on the carrier of the active component; the carrier for carbon nanotubes, and the active component is composition of cerium oxide, manganese oxide and titanium dioxide nanoparticles. The catalyst of the invention in composition of cerium oxide, manganese oxide and nano titanium dioxide as the active component, through the synergy of the three, the catalytic activity of catalysts prepared with high selectivity and stability.

【技术实现步骤摘要】
一种制氢催化剂及其制备方法和用途
本专利技术属于催化剂领域，涉及一种制氢催化剂及其制备方法和用途，尤其涉及一种用于硼氢化物水解制氢的制氢催化剂及其制备方法和用途。
技术介绍
氢能是公认的清洁能源，它的来源广，资源极其丰富，最有希望在未来替代化石能源。然而，要将氢能作为能源造福人类还面临着三大难题：大量、廉价的制氢；安全方便的储运；广泛经济的应用形式等。因此，国际社会给予了高度重视，各国政府都投入了大量的人力和物力进行学术研究和应用开发。燃料电池是一种高效的发电装置，以氢为燃料，用来发电。如汽车使用燃料电池，利用氢和氧化学反应，它所产生的只是电、热和水蒸气，唯一的副产品就是水，真正达到排放零污染燃料电池的推广应用，其社会效益也是十分明显的。作为零排放的燃料电池车的推广应用，将极大地减少城市的空气污染，改善人们的居住环境，而燃料电池走向大规模应用的关键是安全高效的供氢系统。由于硼氢化物尤其是硼氢化钠具有高度的稳定性和理想的储氢率(理论储氢率10.8wt％)，放氢速度快，易于控制，启动速度快，反应产物不会对催化剂产生毒害作用等优势，吸引了大批研究者的目光。以硼氢化钠为例，其制氢的原理是：将原料NaBH4加入碱配成一定浓度的溶液，在一定的条件下，不受温度和振动的影响保持一定的稳定性，当需要时令其与一种特殊的催化剂接触，在常温常压下立即发生激烈的催化水解反应，放出大量的氢气。其反应式如下：NaBH4(水相)+2H2O＝4H2+NaBO2(水相)可见，1摩尔的NaBH4可获得4摩尔的H2，是一种可快速得到氢气资源的生产方法。而如何制备高效优质廉价长寿命的催化剂便是硼氢化物制氢能否顺利、高效进行的关键。目前，用于硼氢化物制氢的催化剂制备形式有两种，其一，是以贵金属为主的离子型催化剂，具有粒度小比表面积大，活性高等优点。CN102029155A公开了一种制氢催化剂，包括：8wt％～12wt％的Pd、50wt％～60wt％的Au、12wt％～29wt％的C和6wt％～21wt％的WO3。其制备方法，包括：将钨酸钠和盐酸置于碳的悬浊液中进行反应，将反应产物煅烧后得到中间体WO3/C；将所述中间体在水中分散，得到中间体的悬浊液；将氯金酸、氯钯酸和硼氢化钠置于所述中间体的悬浊液中进行反应，得到制氢催化剂。该专利技术所制得的催化剂反应不易控制，且回收困难，造成浪费。其二，为化学镀催化剂，即将活性组分通过化学镀的方式吸附在载体表面，该种方法使反应控制方便，且回收方便。CN101347736A公开了一种制氢、储氢技术及材料，具体为一种用于硼氢化物催化水解制氢催化剂及其制备方法，解决粉体催化剂在催化水解固液反应体系中直接应用会造成催化剂流失、催化水解反应难于控制及水解副产物难于回收等问题。催化剂是由活性组分和载体组成，活性组分是由一种或数种过渡金属、稀土金属或贵金属和类金属组成的二元、三元或多元合金或贵金属单质及其组合；活性组分是通过改进的化学镀技术沉积于载体上，其表面粗糙、多孔，制得催化剂的结构是非晶或纳米晶结构。上述催化剂的缺点是随着使用次数的增加，化学镀层极易从载体表面脱落，寿命短造成极大浪费。而后来利用泡沫金属为基体制得的催化剂很好的解决了上述二者的问题。CN101396665A公开了一种固定床雷尼催化剂、其制备方法及其改性的方法。所述固定床雷尼催化剂是由泡沫金属、铝粉、无机粘结剂、有机粘结剂、水和合金元素加工制备而成；所述的泡沫金属为泡沫镍、泡沫钴、泡沫铂或泡沫钯；所述合金元素为泡沫金属的0-1wt％，其可以是Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Si、Zr、La、Ce、Mo、W中的一种或其中几种的混合物。所述固定床雷尼催化剂具有较高的催化活性，较强的机械强度和较长的使用寿命，可用于硼氢化物水解制氢领域。但是该专利技术所提供的催化剂的成型困难。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于硼氢化物水解制氢的制氢催化剂及其制备方法和用途。所述催化剂以氧化铈、锰氧化物和纳米二氧化钛的组合物作为活性组分，通过三者的协同作用，使制得的制氢催化剂具有较高的催化活性，选择性以及稳定性。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种制氢催化剂，包括载体和涂布在所述载体上的活性组分；所述载体为碳纳米管，所述活性组分为氧化铈、锰氧化物和纳米二氧化钛的组合物。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述锰氧化物为二氧化锰和/或三氧化二锰。作为本专利技术优选的技术方案，所述活性组分中氧化铈、锰氧化物和纳米二氧化钛的质量比为(2～5):(3～7):1，例如2:3:1、2:5:1、2:7:1、3:3:1、3:4:1、3:6:1、4:3:1、4:5:1、4:7:1、5:3:1、5:4:1、5:6:1或5:7:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为(2～3):(3～5):1，进一步优选为2:3:1。作为本专利技术优选的技术方案，所述载体上活性组分的负载量为载体质量的30wt％～50wt％，例如30wt％、33wt％、35wt％、37wt％、40wt％、43wt％、45wt％、47wt％或50wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为40wt％～50wt％，进一步优选为45wt％。第二方面，本专利技术提供了上述制氢催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将碳纳米管和金属盐水溶液搅拌混合，将水蒸干后制得碳纳米管-金属盐前驱体；(2)将所述前驱体在空气气氛下煅烧得到制氢催化剂。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)中所述金属盐为氧化铈、锰氧化物和二氧化钛的金属盐的混合物。优选地，所述氧化铈、锰氧化物和二氧化钛的金属盐的混合物用量为使氧化铈、锰氧化物和纳米二氧化钛的质量比为(2～5):(3～7):1，例如2:3:1、2:5:1、2:7:1、3:3:1、3:4:1、3:6:1、4:3:1、4:5:1、4:7:1、5:3:1、5:4:1、5:6:1或5:7:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为(2～3):(3～5):1，进一步优选为2:3:1。优选地，步骤(1)中所述金属盐的水溶液的浓度为20wt％～30wt％，例如20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％或30wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)中所述煅烧温度为400℃～500℃，例如400℃、420℃、440℃、460℃、480℃或500℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(2)中所述煅烧时间为1h～2h，例如1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h或2h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。第三方面，本专利技术提供了上述制氢催化剂的用途，其特征在于，所述制氢催化剂用于硼氢化物水解制氢。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述催化剂以氧化铈、锰氧化物和纳米二氧化钛的组合物作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制氢催化剂，其特征在于，所述制氢催化剂包括载体和涂布在所述载体上的活性组分；所述载体为碳纳米管，所述活性组分为氧化铈、锰氧化物和纳米二氧化钛的组合物。

【技术特征摘要】
1.一种制氢催化剂，其特征在于，所述制氢催化剂包括载体和涂布在所述载体上的活性组分；所述载体为碳纳米管，所述活性组分为氧化铈、锰氧化物和纳米二氧化钛的组合物。2.根据权利要求1所述的制氢催化剂，其特征在于，所述锰氧化物为二氧化锰和/或三氧化二锰。3.根据权利要求1或2所述的制氢催化剂，其特征在于，所述活性组分中氧化铈、锰氧化物和纳米二氧化钛的质量比为(2～5):(3～7):1，优选为(2～3):(3～5):1，进一步优选为2:3:1。4.根据权利要求1-3任一项所述的制氢催化剂，其特征在于，所述载体上活性组分的负载量为载体质量的30wt％～50wt％，优选为40wt％～50wt％，进一步优选为45wt％。5.一种如权利要求1-3任一项所述的制氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将碳纳米管和金...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞秀英，
申请(专利权)人：俞秀英，
类型：发明
国别省市：江苏,32