一种硫酸催化分解用催化剂及其制备方法，属于催化剂技术领域。本发明专利技术以复合氧化物（包括ＴｉＯ↓［２］－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＺｒＯ↓［２］－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＣｅＯ↓［２］－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＳｉＯ↓［２］－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＴｉＯ↓［２］－ＳｉＯ↓［２］、ＣｅＯ↓［２］－ＺｒＯ↓［２］）为载体，负载活性金属铂和第二种活性金属，第二种活性金属为钯、铱、钌、铑、钼、钴、铼、铜、银、金或镍。所述的活性金属铂占载体质量的０．０５～５０％，第二种活性金属占载体质量的０～２０％。将复合氧化物载体通过浸渍的方法浸渍上含有铂元素的化合物和第二种活性金属元素的化合物的溶液，经干燥、焙烧、氢气还原后即得到目标催化剂。将该催化剂用于催化碘硫热化学循环制氢工艺中的硫酸分解反应，具有活性高、稳定性好、寿命长等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种硫酸催化分解用催化剂，属于催化剂
技术介绍
氢是一种无污染和可再生的清洁能源及能源载体，氢能被认为是最理想的二次能源，因 而积极开发氢能已成为许多国家的能源战略。然而传统的制氢方法如甲烷蒸气重整、水电解 等存在一些自身难以克服的缺点，通过甲垸蒸气重整制氢会产生大量的C02排放，而水电解制氢则消耗大量的电能，制氢成本较高。因此研究清洁、高效、可持续的制氢方法越来越成为人们关注的焦点。碘硫热化学循环(简称为IS循环)分解水制氢就是众多制氢方法中很有 前景的方法之一。IS循环由美国通用原子能(GA)公司上世纪70年代专利技术，该过程由如下3个 反应组成(1) Bunsen反应S02 + I2 + 2H20—2HI + H2S04 (~120°C),放热反应；(2) 硫酸分解反应H2S04 — H20 + S02 + l/202 (~830-900°C)，吸热反应；(3) 碘化氢解反应2HI—H2 + I2 (300-500°C),吸热反应。上述三个反应在高温热驱动下，发生耦合，组成一个闭路循环，净反应为水分解H20—H2 + l/202。该循环可以将原本需在250(TC以上高温下进行的水分解反应，在800 90(TC下得以 实现。该循环具有产氢效率高、反应物以气液态存在易输送、易闭合循环、无C02排放等优 点，因此有望成为清洁、经济、可持续的大规模制氢方法。然而，遗憾的是，IS循环的原理虽然非常简单，但要真正实现其闭合循环运行和规模化 连续产氢，却有许多科学与技术相关基础方面的问题需要解决。其中硫酸催化分解问题就是 各国学者面临的需要解决的尤为突出的问题。该反应是碘硫循环中最难进行的反应，没有催 化剂存在且温度低于85(TC时下硫酸分解反应根本不会发生，低于60(TC，即使采用活性最高 的金属铂催化剂，硫酸分解转化率也低于10%，因此硫酸分解反应通常需要在80(TC以上催化 剂存在下进行。而在如此高的反应温度和强酸性条件下，目前各国学者研究的硫酸分解催化 剂都难以保持高效、稳定的活性。因此，硫酸催化分解成为制约IS循环发展的瓶颈。硫酸分解实际上由4) H2S04(g) —H20 (g) + S03(g)和5) S03(g) — S02(g) +1/202(§)两步反 应组成。反应(4)在400 500'C时可以自发进行，而且反应速率较快，不需要催化剂。而SCb分解反应速率很慢， 一般需要在较高温度且有催化剂的作用下才能分解成S02和02，否则产物 将会重新结合成S03。总结目前国内外学者研究的多种硫酸分解催化剂，按组成主要可以分为如下三种(1) 一元氧化物，主要是V204、 CuO、 Cr203、 Fe203、 NiO、 Mn203和CoO等过 渡金属氧化物；(2)复合氧化物，包括CuFe204、 CuCr204、 FeTi03等，韩国专利KR685658-B1 (Copper ferrite catalyst usefUl for decomposing sulfur trioxide and decomposition process of sulfor trioxide using the same,公开日期2007年4月26号)提供的三氧化硫分解催化剂为？6(2+S)CU(w)04,铁酸铜；(3)负载型贵金属催化剂，主要是负载铂催化剂。总结目前报道的结果来看，虽然许多一元氧化物和复合氧化物对硫酸分解都有一定的催化效果，并且经济性好，但是一元氧化物的活性和稳定性都低于铂催化剂，某些复合氧化物如010"204等仅在较高温度 (>800°C)下活性高于铂催化剂。综合来看，负载型Pt催化剂仍然是较好的硫酸分解催化剂。 2004年，日本进行了产氢速率为30NL/h的IS闭合循环实验，所用硫酸分解催化剂为 l%Pt/Y-Al203，然而在高温下，Al203发生Y—a相变，引起氧化铝比表面积下，从而会引起催 化剂失活。2007年，美国学者L.M. Petkovic等以l。/。Pt/Ti02为催化剂在85(TC催化硫酸分解达 548h (参考文献为L.M. Petkovic , D.M. Ginosar, H.W. Rollins, et al.Pt/Ti02 (rutile) catalysts for sulfuric acid decomposition in sulfor-based thermochemical water-splitting cycles. v4p/ /zW C加afyw、A'Ge"era/.338 (2008) 27-36)，从反应开始到反应结束，催化剂活性下降了约46%。 他们将失活原因归结为铂的烧结、载体形貌改变等。总结现有文献来看，虽然负载型Pt催化剂仍然是较好的硫酸分解催化剂，但是目前报道 的一元氧化物为载体负载的单金属铂催化剂在碘化氢分解反应中的稳定性和寿命并不理想， 随着实验的进行，负载的金属铂离子容易出现团聚，铂粒子粒径明显增大，催化活性降低。 因此， 一元氧化物为载体负载单金属铂催化剂难以满足碘硫循环长时间运行的需要。
技术实现思路
为了解决一元氧化物为载体负载单金属铂催化剂在硫酸分解反应中存在的活性低、稳定 性差和寿命短的问题，解决硫酸催化分解这一制约IS循环发展的瓶颈问题，本专利技术提供了一 种硫酸催化分解用催化剂及其制备方法。本专利技术的技术方案如下一种硫酸催化分解用催化剂，其特征在于该催化剂为复合氧化物载体负载的铂基双金属 催化剂，即该催化剂以复合氧化物载体为载体，负载活性金属铂和第二种活性金属，所述的活性金属铂占载体质量的0.05 50%，第二种活性金属占载体质量的0 20%。所述的复合氧化物载体包括Ti02-Al203、 Zr02-Al203、 Ce02-Al203、 Si02-Al203、 Ti02-Si02、Ce02-Zr02。所述第二种活性金属为钯、铱、钌、铑、钼、钴、铼、铜、银、金或镍。本专利技术提供的硫酸分解催化剂制备方法，按如下歩骤进行1) 采用浸渍的方法，将复合氧化物载体浸溃上含有铂元素的化合物和第二种活性金属元素的化合物的溶液，铂元素占载体质量的0.05 50%，第二种活性金属元素占载体质量的0 20%;2) 将浸渍后的载体，在室温至20(TC条件下干燥1 24小时，然后在400 800'C焙烧 1 6小时，得到硫酸分解用催化剂的前驱体。3) 将前驱体在300 800。C下，用氢气还原1 24小时，即得硫酸分解催化剂。 上述方法中，步骤l)中所说的含有铂元素的化合物是指铂的硝酸盐、醋酸盐或氯铂酸。步骤l)中所说的第二种活性金属元素的化合物是指钯、铱、钌、铑、钼、钴、铼、铜、银、 金或镍的硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐或盐酸盐，对于铼、铱、金的化合物，还包括含有该金属 元素的无机酸和无机酸盐。步骤l)中所说的溶液是指将含有铂元素的化合物和第二种活性金 属元素的化合物溶解在水、丙酮、乙醇、丙酮水混合溶剂或乙醇水混合溶剂所形成的溶液。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性技术效果本专利技术采用复合氧化物 (Ti02-Al203、 Zr02-Al203、 Ce02-Al203、 Si02-Al203、 Ti02-Si02或Ce0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硫酸催化分解用催化剂，其特征在于：该催化剂以复合氧化物载体为载体，负载活性金属铂和第二种活性金属，所述的活性金属铂占载体质量的０．０５～５０％，第二种活性金属占载体质量的０～２０％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王来军，张平，王志超，陈崧哲，徐景明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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