用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂及其制备方法技术

本申请公开一种用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂及其制备方法，所述制备方法包括：步骤1：取镧系金属前驱体溶解于去离子水中，得到前驱体溶液；步骤2：向所述前驱体溶液内加入碱液，在特定条件下，反应形成镧系金属的碱性沉淀物混合液；步骤3：将所述镧系金属的碱性沉淀物混合液抽滤并干燥处理，得镧系金属的碱性沉淀物；步骤4：在含氧氛围下高温处理所述碱性沉淀物，得到钙钛矿A

【技术实现步骤摘要】
用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂及其制备方法


[0001]本申请涉及催化剂制备
，具体涉及一种用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着地球上资源、环境、能源问题日益突出，发展可再生、环境友好的能源正成为国际研究与开发的热点和重点。所以，发展具有环保和可再生等特点的新能源技术引起人们的广泛关注。其中，质子交换膜燃料电池(PFMFC)即将进入商业化阶段，而其理想化燃料是氢，但目前氢的供应仍是制约其商业化的重要因素之一。
[0003]甲醇作为一种液体燃料，因为高能量密度，低含碳量，及其储存、运输等优势已经成为制氢的理想燃料。甲醇作为燃料制备氢气的方法主要有：甲醇水蒸气重整制氢、甲醇分解制氢、甲醇催化氧化制氢。其中甲醇水蒸气重整制氢的产氢含量高、反应温度低且一氧化碳含量较少，使其得到广泛的关注。如下反应为甲醇水蒸气重整制氢反应过程：
[0004]CH3OH+H2O
→
3H2+CO
2。
[0005]现有的甲醇水蒸气重整制氢催化剂在低温催化性能上还有待进一步的提高。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本申请提供一种用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂及其制备方法，以解决现有的催化剂在低温催化性能上还有待进一步的提高的问题。
[0007]本申请提供的一种用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂的制备方法，包括：步骤1：取镧系金属前驱体溶解于去离子水中，得到前驱体溶液；步骤2：向所述前驱体溶液内加入碱液，在特定条件下，反应形成镧系金属的碱性沉淀物混合液；步骤3：将所述镧系金属的碱性沉淀物混合液抽滤并干燥处理，得镧系金属的碱性沉淀物；步骤4：在含氧氛围下高温处理所述碱性沉淀物，得到钙钛矿A
x
B
y
O
3+β
类复合氧化物，其中，A、B均为镧系金属元素；步骤5：将A
x
B
y
O
3+β
类复合氧化物与含Pt前驱体混合处理，得到Pt
‑
A
x
B
y
O
3+β
催化剂，其中，x、y和β均为正数。
[0008]可选的，A和B分别包括但不限于La、Ce、Er或Eu；和/或，x等于1或2，y等于1或2，β为氧过剩部分。
[0009]可选的，步骤1中，所述镧系金属前驱体包括但不限于La(C2H3O2)3·
1.5H2O、Ce(C2H3O2)3·
xH2O、Er(C2H3O2)3·
4H2O、Eu(C2H3O2)3、CeCl2、ErCl3中的至少一种。
[0010]可选的，步骤2中，在水浴加热条件下，向所述前驱体溶液内加入碱液；其中，水浴温度为60℃～95℃，搅拌速度为400rpm～600rpm。
[0011]可选的，所述碱液包括KOH、NaOH、NaHCO3或NH4HCO3中的至少一种；和/或，所述特定条件包括pH值为7～9，温度为70℃～90℃。
[0012]可选的，步骤3中，所述干燥处理的干燥温度为60～70℃，干燥时间控制在8～12小时。
[0013]可选的，步骤4中，含氧氛围下高温处理包括：将所述碱性沉淀物在含氧氛围下，高温煅烧足够时间。
[0014]可选的，所述高温煅烧的温度为300℃～500℃，煅烧时间为1h～5h。
[0015]可选的，步骤5中，含Pt前驱体中，Pt占A
x
B
y
O
3+β
类复合氧化物质量的3％～10％。
[0016]可选的，步骤5中，将A
x
B
y
O
3+β
类复合氧化物与含Pt前驱体混合处理的方法包括：将所述A
x
B
y
O
3+β
类复合氧化物与四胺合硝酸铂充分混合均匀，得到混合物；在还原气氛下高温处理所述混合物，获得Pt
‑
A
x
B
y
O
3+β
催化剂。
[0017]可选的，所述还原气氛中还原性气体体积分数为5％～10％；和/或，所述还原气氛下高温处理的温度为100℃～200℃，随后自然降温后得到Pt
‑
A
x
B
y
O
3+β
催化剂。
[0018]可选的，步骤5中，将A
x
B
y
O
3+β
类复合氧化物与含Pt前驱体混合处理的方法包括：将含Pt前驱体与有机弱碱、强碱溶解于甲醇中，得到含Pt混合溶液；将所述含Pt混合溶液在CO气氛中升温至反应温度进行反应，得到Pt中间体溶液；将A
x
B
y
O
3+β
复合氧化物分散于甲醇中，得到氧化物分散溶液；将所述氧化物分散溶液添加至Pt中间体溶液中，继续反应得到含Pt
‑
A
x
B
y
O
3+β
催化剂沉淀物溶液；对所述含Pt
‑
A
x
B
y
O
3+β
催化剂沉淀物的溶液洗涤干燥，得到Pt
‑
A
x
B
y
O
3+β
催化剂。
[0019]可选的，含Pt前驱体与有机弱碱、强碱的摩尔比为1:(4～12):(2～6)；和/或，Pt与甲醇摩尔比为1：(500～1500)；和/或，所述含Pt混合溶液的pH值为12
‑
13。
[0020]可选的，在CO气氛中升温至50℃～60℃反应5h～12h，得到铂中间体溶液。
[0021]本申请还提供一种用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂，所述催化剂的通式为Pt
‑
A
x
B
y
O
3+β
，其中，A、B均为镧系金属元素，x、y和β均为正数。
[0022]可选的，所述催化剂包括A
x
B
y
O
3+β
钙钛矿类复合氧化物以及负载在A
x
B
y
O
3+β
钙钛矿类复合氧化物上的Pt纳米粒子。
[0023]可选的，A和B分别包括但不限于La、Ce、Er或Eu；和/或，x等于1或2，y等于1或2，β为氧过剩部分；和/或，Pt占A
x
B
y
O
3+β
钙钛矿类复合氧化物质量的3％～10％。
[0024]本申请还提供一种用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂，采用如上述任一项制备方法所制备而成。
[0025]本专利技术所制备的催化剂包含钙钛矿类氧化物能形成较多氧空穴，氧空穴易于更活泼地吸附氧，能促进催化剂进行高效氧化
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：取镧系金属前驱体溶解于去离子水中，得到前驱体溶液；步骤2：向所述前驱体溶液内加入碱液，在特定条件下，反应形成镧系金属的碱性沉淀物混合液；步骤3：将所述镧系金属的碱性沉淀物混合液抽滤并干燥处理，得镧系金属的碱性沉淀物；步骤4：在含氧氛围下高温处理所述碱性沉淀物，得到钙钛矿A
x
B
y
O
3+β
类复合氧化物，其中，A、B均为镧系金属元素；步骤5：将A
x
B
y
O
3+β
类复合氧化物与含Pt前驱体混合处理，得到Pt
‑
A
x
B
y
O
3+β
催化剂，其中，x、y和β均为正数。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，A和B分别包括但不限于La、Ce、Er或Eu；和/或，x等于1或2，y等于1或2，β为氧过剩部分。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述镧系金属前驱体包括但不限于La(C2H3O2)3·
1.5H2O、Ce(C2H3O2)3·
xH2O、Er(C2H3O2)3·
4H2O、Eu(C2H3O2)3、CeCl2、ErCl3中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，在水浴加热条件下，向所述前驱体溶液内加入碱液；其中，水浴温度为60℃～95℃，搅拌速度为400rpm～600rpm；和/或，所述碱液包括KOH、NaOH、NaHCO3或NH4HCO3中的至少一种；和/或，所述特定条件包括pH值为7～9，温度为70℃～90℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，含氧氛围下高温处理包括：将所述碱性沉淀物在含氧氛围下，高温煅烧足够时间；所述高温煅烧的温度为300℃～500℃，煅烧时间为1h～5h。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5中，含Pt前驱体中，Pt占A
x
B
y
O
3+β
类复合氧化物质量的3％～10％。7.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤5中，将A
x
B
y
O
3+β
类复合氧化物与含Pt前驱体混合处理的方法包括：将所述A
x
B
y
O
3+β
类复合氧化物与四胺合硝酸铂充分混合均匀，得到混合物；在还原气氛下高温处理所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹亮亮，刘培，刘得友，李威，
申请(专利权)人：宁波中科科创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：