具有储氢性能的催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于催化剂领域，具体涉及一种具有储氢性能的催化剂及其制备方法和应用。具有储氢性能的催化剂包括下述质量份组分：金属储氢材料以及金属硼化物；所述的金属储氢材料与金属硼化物的质量比为10‑5:1。本申请的催化剂与气态H2发生可逆反应生成金属固溶体和金属氢化物。氢分子接触到合金表面，首先吸附于合金分子表面，然后H‑H键解离，成为原子状态的氢，处于原子状态的氢在加氢催化剂作用下降六氟丙酮还原成为六氟异丙醇。本发明专利技术催化剂可在温和条件下进行反应，对反应设备要求低；本发明专利技术催化剂具有高的催化活性和高选择性，几乎无副产品生成。

Catalysts with hydrogen storage properties and their preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
具有储氢性能的催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于催化剂领域，具体涉及一种具有储氢性能的催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
六氟异丙醇(CF3CHOHCF3,简称为HFIP)是一种重要的含氟中间体,可用于制备麻醉剂、表面活性剂等高端含氟精细化学品。由于HFIP具有强极性,可与水和许多有机试剂互溶,耐热且允许紫外线通过,这些特性使它成为许多聚合物体系理想的溶剂,它是包括聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈、聚缩醛和水解的聚乙烯酯的聚合物体系的通用溶剂。六氟异丙醇的合成方法主要是以六氟丙酮为原料的氢化还原法，根据还原剂的不同可分为六氟丙酮与金属氢化物还原，六氟丙酮与格氏试剂反应，以及催化氢化法。此类反应是目前生产六氟异丙醇的主要工业方法，又可以分为液相氢化和气相氢化两种工艺。美国专利US3607952采用PtO催化剂，专利US4564716,JP59204142采用Pd/C或Pd/A2O3催化剂进行液相氢化反应，取得了较高的收率，但是液相氢化法反应压力高，时间长，较难实现连续操作。气相氢化工艺反应压力低，转化率和选择性都较高，催化剂再生方便，三废少，而且可以连续操作。1964年的美国专利GB974612，采用催化剂为Cu-Cr2O3(1-2：1)混合物，得到产物的收率约为40％。美国专利报道US3532755，US4467124,FR2479803以六氟丙酮水合物为原料，催化剂为Pd或镍系及Ni-Cr-Cu混合物，反应温度为40-200℃。中国专利CN102274734公开了Pd-Cu-K/C催化剂，得到较好的收率。西安近代化学研究所也报道了以Ni-Cr-Cu为催化剂的催化氢化工艺，原料转化率为90％，产物选择性为96％。但是气相法目前的催化剂通常反应复杂，易发生副反应。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种储氢性能的催化剂及其制备方法和应用。本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种具有储氢性能的催化剂，包括下述质量份组分：金属储氢材料以及金属硼化物；所述的金属储氢材料与金属硼化物的质量比为10-5:1。所述的金属储氢材料为AB5型稀土系储氢合金、AB2型Laves相储氢合金，A-B型Ti-Fe系储氢合金，A2B型Mg基储氢合金以及V基固溶体型储氢合金,稀土-镁-镍基贮氢合金的一种。所述的AB5型稀土系储氢合金为LaNi5；AB2型Laves相储氢合金为ZrMn2；A-B型Ti-Fe系储氢合金为Mg2Ni；V基固溶体型储氢合金为V0.8Ti0.2；稀土-镁-镍基贮氢合金为La0.67Mg0.33Ni3.0。所述的金属硼化物Co-B、Ni-B、Pd-B合金中的一种。所述的金属硼化物的制备方法为：NaBH4配制成0.01-10mol/L的溶液，可溶性金属盐溶于去离子水配制成0.05-5mol/L的溶液，室温，在磁力搅拌下将NaBH4缓慢滴入可溶性金属盐溶液中，所得粉末过滤，真空干燥即得非晶态金属膨化硼化物合金。所述的可溶性金属盐为CoNO3、CoCl2、NiNO3、NiCl2、PdCl2中的一种。本专利技术还包括一种所述的具有储氢性能的催化剂的制备方法，包括下述步骤：首先将金属储氢材料机械研磨成200-600目合金粉末，然后将金属硼化物与金属储氢材料粉末按混合，混合后样品放于机械球磨机中，设定球磨时间3-48h、球磨转速200-600r/min、球料比12:1-2:1；球磨结束后得到具有催化活性的金属以非晶态形式附着于储氢合金的表面。本专利技术还包括一种所述的具有储氢性能的催化剂的应用，其特征在于，应用于六氟丙酮气相催化加氢制备六氟异丙醇。具体包括下述步骤：将具有储氢性能的催化剂装填于固定床反应器中，通入氢氮混合气，氢气含量为10-50％，还原温度为150-350℃，还原时间为1-3小时，氢气和六氟丙酮摩尔比为3-20:1。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本申请的催化剂与气态H2发生可逆反应生成金属固溶体和金属氢化物。氢分子接触到合金表面，首先吸附于合金分子表面，然后H-H键解离，成为原子状态的氢，处于原子状态的氢在加氢催化剂作用下降六氟丙酮还原成为六氟异丙醇。本专利技术催化剂可在温和条件下进行反应，对反应设备要求低；本专利技术催化剂具有高的催化活性和高选择性，几乎无副产品生成。具体实施方式为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合最佳实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1：具有储氢性能的催化剂的制备方法，包括下述步骤：首先将金属储氢材料LaNi5机械研磨成200-600目合金粉末，然后将金属硼化物Co-B与金属储氢材料粉末按5:1混合，混合后样品放于机械球磨机中，设定球磨时间3-48h、球磨转速200-600r/min、球料比6:1；球磨结束后得到具有催化活性的金属以非晶态形式附着于储氢合金的表面，标记为催化剂La-Co5。其中，Ni-B的制备方法为：NaBH4配制成0.01-10mol/L的溶液，可溶性金属盐CoNO3溶于去离子水配制成0.05-5mol/L的溶液，室温，在磁力搅拌下将NaBH4缓慢滴入可溶性金属盐溶液中，所得粉末过滤，真空干燥即得非晶态金属膨化硼化物合金。其他金属硼化物合金的制备方法与此相同，在此不在一一赘述。实施例2，实施例2与实施例1的区别仅在于，金属硼化物Co-B与金属储氢材料粉末按10:1，标记为催化剂La-Co10。实施例3：实施例3与实施例1的区别仅在于，金属硼化物Co-B与金属储氢材料粉末按8:1，标记为催化剂La-Co8。实施例4：实施例4与实施例1的区别仅在于，金属硼化物Co-B与金属储氢材料La0.67Mg0.33Ni3.0的比例为8:1，标记为La-Mg-Ni-Co8。实施例5：将实施例1-4得到的催化剂应用于六氟丙酮气相催化加氢制备六氟异丙醇。具体包括下述步骤：将具有储氢性能的催化剂装填于固定床反应器中，通入氢氮混合气，还原温度为200℃，还原时间为3小时，氢气和六氟丙酮摩尔比为5:1。表1中示出不同催化剂反应活性比较。5％Pd/C为传统气相加氢用催化剂。表1实施例催化剂转化率％选择性％实施例1La-Co599.8100实施例2La-Co1096.7100实施例3La-Co898.1100实施例4La-Mg-Ni-Co898.699.5对比例15％Pd/C92.397.2由表1可以看出本专利技术催化剂可在温和条件下进行反应，对反应设备要求低；本专利技术催化剂具有高的催化活性和高选择性，几乎无副产品生成。以上内容仅为本专利技术的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本专利技术的思想本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有储氢性能的催化剂，其特征在于，包括下述质量份组分：金属储氢材料以及金属硼化物；所述的金属储氢材料与金属硼化物的质量比为10-5:1。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有储氢性能的催化剂，其特征在于，包括下述质量份组分：金属储氢材料以及金属硼化物；所述的金属储氢材料与金属硼化物的质量比为10-5:1。


2.根据权利要求1所述的具有储氢性能的催化剂，其特征在于，所述的金属储氢材料为AB5型稀土系储氢合金、AB2型Laves相储氢合金，A-B型Ti-Fe系储氢合金，A2B型Mg基储氢合金以及V基固溶体型储氢合金,稀土-镁-镍基贮氢合金的一种。


3.根据权利要求2所述的具有储氢性能的催化剂，其特征在于，所述的AB5型稀土系储氢合金为LaNi5；AB2型Laves相储氢合金为ZrMn2；A-B型Ti-Fe系储氢合金为Mg2Ni；V基固溶体型储氢合金为V0.8Ti0.2；稀土-镁-镍基贮氢合金为La0.67Mg0.33Ni3.0。


4.根据权利要求1所述的具有储氢性能的催化剂，其特征在于，所述的金属硼化物Co-B、Ni-B、Pd-B合金中的一种。


5.根据权利要求4所述的具有储氢性能的催化剂，其特征在于，所述的金属硼化物的制备方法为：NaBH4配制成0.01-10mol/L的溶液，可溶性金属盐溶于去离子水配制成0.05-5mol/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚素梅，陈爽，
申请(专利权)人：天津市长芦化工新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12