一种用于密闭空间消氢的含钯分子筛催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于负载型催化剂技术领域，具体公开了一种用于密闭空间消氢的含钯分子筛催化剂及其制备方法，该含钯分子筛催化剂包括分子筛载体及原位封装于所述分子筛载体骨架结构中的金属钯，所述分子筛载体为八面沸石型分子筛，所述金属钯占所述含钯分子筛催化剂的质量百分比为0.1％～5.0％。本发明专利技术提供的含钯分子筛催化剂可完全替代传统的Pd/C催化剂，避免制备及应用过程中易燃易爆的风险，其中的Pd粒子粒径细小且分布均匀，应用于密闭空间消氢中，催化性能佳，并兼具一定吸水能力。并兼具一定吸水能力。并兼具一定吸水能力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于密闭空间消氢的含钯分子筛催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于负载型催化剂
，更具体地，涉及一种用于密闭空间消氢的含钯分子筛催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]密闭空间的氢气，通常来源于放射性物质的分解、有机分子的降解和环境气体的衰变等等，它可能导致密闭空间中金属材料性能的下降、光学和电子元件可靠性的降低、甚至还存在燃烧与爆炸的风险。因此，在密闭空间采用不可逆吸氢材料实现室温条件下的消氢与控氢，对保障生产的安全性、保护密闭空间中材料性能的稳定性、维持密闭空间中元器件功能的一致性等等，都具有非常重要的现实意义。
[0003]在密闭空间中所采用的不可逆吸氢材料，其吸氢剂主要是有机化合物吸氢剂，它利用其分子中所包含的大量不饱和碳碳键在贵金属催化下与氢发生加成反应而实现消氢。在有机化合物吸氢剂中，具有179℃的高熔点和4倍摩尔数的超大吸氢容量的1,4
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二苯乙炔基苯(DEB)，将它与钯碳催化剂(Pd/C催化剂)通过球磨而得到的均匀混合物即DEB
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Pd/C吸氢材料，具有吸氢速率快、吸氢容量大、吸氢不可逆、在水蒸汽与二氧化碳等常见气氛中仍可发挥作用等优点，成为目前应用最为广泛的一种吸氢材料。
[0004]然而，以Pd/C催化剂制备得到的DEB
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Pd/C粉体状吸氢材料，在制备与实际应用过程中均存在容易燃烧与爆炸的风险：在制备过程中，当Pd/C催化剂与DEB吸氢剂在机械球磨的混合过程中，由于摩擦生热导致混合物的温度升高，极容易引起Pd/C催化剂的载体活性炭的燃烧；在实际应用过程中，难于加工成型的DEB
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Pd/C粉体状吸氢材料必须加以外包装才能使用，而DEB
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Pd/C粉体状吸氢材料在吸氢过程中会因大量热量的释放而使其温度快速升高，也存在燃烧和爆炸的风险。因而急需一种不可燃的含钯催化剂来取代不可逆吸氢材料中容易燃烧的Pd/C催化剂。
[0005]分子筛是一种人工合成的、不可燃烧的、具有多孔结构的水合硅铝酸盐，非常适合作为贵金属催化剂Pd的载体以制备获得含Pd分子筛催化剂。用含Pd分子筛催化剂来替代Pd/C催化剂，能够完全解决传统Pd/C催化剂在制备有机化合物吸氢材料过程中及其实际应用中均存在容易燃烧与爆炸等问题，但是，传统的含Pd分子筛催化剂通常是通过浸渍法制备而得，制品中的Pd粒子粒径较大且分布不均匀，会对制品的催化性能产生不良影响。中国专利CN110270367A公开了一种原位封装贵金属Pd分子筛催化剂及其制备方法和应用，该催化剂载体是方钠石型分子筛，该催化剂应用于乙炔或丙炔等碳碳三键烃类选择性加氢催化体系中。然而，在密闭空间的消氢与控氢领域，缺乏一种催化性能较佳且不可燃的催化剂。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种用于密闭空间消氢的含钯分子筛催化剂及其制备方法，旨在取代容易燃烧的传统Pd/C催化剂，并解决传统通过浸渍法制得的含Pd分子筛催化剂中Pd粒子粒径较大且分布不均匀而导致催化性能不佳的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于密闭空间消氢的含钯分子筛催化剂，包括分子筛载体及原位封装于所述分子筛载体骨架结构中的金属钯，所述分子筛载体为八面沸石型分子筛，所述金属钯占所述含钯分子筛催化剂的质量百分比为0.1％～5.0％。
[0008]另一方面，本专利技术提供了一种上述含钯分子筛催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S1、将硅源、钯的络合物形成剂、钯源依次加入到去离子水中，混合均匀后再搅拌加入铝源水溶液，然后加入碱液，搅拌得到碱度适当的混合凝胶体系；
[0010]S2、将步骤S1所得碱度适当的混合凝胶体系进行水热晶化，经冷却、洗涤、干燥、焙烧，得到含钯的氧化物的分子筛粉末；
[0011]S3、将步骤S2所得含钯的氧化物的分子筛粉末置于含氢气氛中进行还原反应，冷却后得到含钯分子筛催化剂。
[0012]优选地，步骤S1中，所述硅源为硅酸钠、硅溶胶、无定形二氧化硅粉末和正硅酸乙酯中的至少一种，所述钯源为二氯四氨合钯和硝酸四氨合钯中的至少一种，所述铝源为偏铝酸钠、硫酸铝、硝酸铝、无定型氢氧化铝粉末和拟薄水铝石中的至少一种。
[0013]优选地，步骤S1中，所述钯的络合物形成剂为3
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巯丙基三甲氧基硅烷、乙二胺和3
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氨基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0014]优选地，步骤S1中，所述碱液为氢氧化钠水溶液或者氢氧化钠与氢氧化钾的混合水溶液。
[0015]优选地，步骤S1中，在所述碱度适当的混合凝胶体系中，Al2O3、SiO2、所述碱液中的碱对应的氧化物、H2O、所述钯的络合物形成剂和Pd的摩尔比为1:(3.0～13.5):(5～15.0):(100～1500):(0.0074～2.2703):(0.0442～0.3784)。
[0016]优选地，步骤S2中，所述水热晶化的条件为：在60℃～65℃温度下水热结晶48h～120h。
[0017]优选地，步骤S2中，将所述干燥的产物以2℃/min～8℃/min的速率升温至350℃～450℃，并保温焙烧2h～4h。
[0018]优选地，步骤S3中，将所述含钯的氧化物的分子筛粉末置于含氢5vol％的氢氩混合气氛中，以2℃/min～8℃/min的速率升温至350℃～450℃，并保温还原2h～4h。
[0019]另一方面，本专利技术还提供了一种上述含钯分子筛催化剂在密闭空间消氢或同时消氢与除水中的应用。
[0020]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术提供的催化剂将贵金属Pd原位封装于八面沸石型分子筛中，利用该催化剂替代传统的Pd/C催化剂，能够完全解决传统Pd/C催化剂在制备有机化合物吸氢材料过程中及其实际应用中存在的容易燃烧与爆炸等问题。同时，相比传统浸渍法制备的含Pd分子筛催化剂，其中Pd粒子粒径更小，分布更均匀，使得在密闭空间中的催化吸氢效果更佳。
[0022](2)本专利技术提供的含Pd分子筛催化剂的制备方法简单环保，采用分步配置水溶液进行混合、持续搅拌方式促进均匀混合以形成混合凝胶体系，在分子筛的水热晶化过程中，原位将Pd络合物包覆在分子筛孔道内，然后经过焙烧还原得到分子筛骨架中原位封装金属Pd颗粒的催化剂，制备所得到的分子筛载体为八面沸石型分子筛。
[0023](3)本专利技术制备的含Pd分子筛催化剂应用于密闭空间消氢，相对于传统Pd/C催化
剂或传统浸渍法制备的含Pd分子筛催化剂，对吸氢剂DEB吸氢的催化活性更强；同时，该分子筛催化剂还兼具在密闭空间中一定的吸水能力，应用价值高。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例提供的制备用于密闭空间消氢的含钯分子筛催化剂的工艺流程图。
[0025]图2为本专利技术实施例1提供的含Pd分子筛催化剂的XRD图谱(a)与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于密闭空间消氢的含钯分子筛催化剂，其特征在于：包括分子筛载体及原位封装于所述分子筛载体骨架结构中的金属钯，所述分子筛载体为八面沸石型分子筛，所述金属钯占所述含钯分子筛催化剂的质量百分比为0.1％～5.0％。2.一种权利要求1所述的含钯分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将硅源、钯的络合物形成剂、钯源依次加入到去离子水中，混合均匀后再搅拌加入铝源水溶液，然后加入碱液，搅拌得到碱度适当的混合凝胶体系；S2、将步骤S1所得碱度适当的混合凝胶体系进行水热晶化，经冷却、洗涤、干燥、焙烧，得到含钯的氧化物的分子筛粉末；S3、将步骤S2所得含钯的氧化物的分子筛粉末置于含氢气氛中进行还原反应，冷却后得到含钯分子筛催化剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述硅源为硅酸钠、硅溶胶、无定形二氧化硅粉末和正硅酸乙酯中的至少一种，所述钯源为二氯四氨合钯和硝酸四氨合钯中的至少一种，所述铝源为偏铝酸钠、硫酸铝、硝酸铝、无定型氢氧化铝粉末和拟薄水铝石中的至少一种。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述钯的络合物形成剂为3
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巯丙基三甲氧基硅烷、乙二胺和3
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【专利技术属性】
技术研发人员：夏先平，潘金龙，董会，谭川茜，孙悦悦，王英英，黄姝珂，王超，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：