本发明专利技术公开了铂铼废催化剂再生制备燃料电池用改性铂基催化剂的方法、催化剂和氢能燃料电池。本发明专利技术方法包括如下步骤：1)去除铝基含铂铼废催化剂上的油分；2)将废催化剂和氢氧化钠粉末混合后在无氧环境下热处理，得到熟料；3)将熟料在弱碱性水溶液中浸出，得到含Al和大部分Re的第一浸出液以及含Pt和少部分Re的第一浸出渣；4)将第一浸出液转化成偏铝酸钠溶液和高铼酸钠溶液；5)在第一浸出渣中加入酸性试剂的水溶液和氧化试剂的水溶液进行氧化酸浸，得到含有铂和铼元素的前驱体的第二浸出液；6)将所述前驱体还原并负载在碳载体上，即得。本发明专利技术能够实现废催化剂中Re和Al组元回收，制备的催化剂具有高稳定性和良好的电化学性能。性能。
【技术实现步骤摘要】
铂铼废催化剂再生制备燃料电池用改性铂基催化剂的方法、催化剂和氢能燃料电池
[0001]本专利技术涉及催化剂
，具体涉及一种从含铂铼废催化剂中回收金属再生制备制备燃料电池用改性铂基催化剂的方法。
技术介绍
[0002]催化重整是提高汽油质量和生产石油化工原料的重要手段，催化重整催化剂的金属组分主要是铂，载体为氧化铝。随着工业发展需要，铂铼双金属催化剂流行于催化重整，提高了重整反应的深度，增加了汽油、芳烃和氢气等的产率，使催化重整技术达到了一个新的水平。
[0003]燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，氢能产业的发展空间广阔。其中，氢能燃料电池因具有无污染、无噪声、高效率等优点已成为电动汽车理想的动力电池。氢能燃料电池催化剂作为重要组成部分，主要以Pt/C催化剂为主，催化剂成本占电堆成本的36％。铂具有稳定的理化性能和良好的催化性能，广泛应用于催化领域，但铂价格昂贵且我国储量极低主要依赖进口。铂铼废催化剂中的稀贵金属具有比矿石更高的品位，经回收可以用来作为燃料电池催化剂的活性金属，并应用于氢能燃料电池中，能够减少生产成本，增加铂资源供应，减少对外依赖性，并实现危险废物到增值化利用，极具应用价值。
[0004]中国专利CN101380597B公开了一种脱除石化废催化剂油质物的方法，提出在含油的废催化中添加按其重量0.5～1.0％的水溶性高分子分散剂，在压力为1.5～6.0
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104Pa，温度为300～600℃下蒸馏去除油分。本方法是高分子分散剂水溶液在高温高压的作用下和石化废催化剂中的油分发生相互作用，进而从催化剂表面脱附。
[0005]中国专利CN114522699A公开了一种除去废炼油催化剂表面油质的方法，将研磨后的废炼油催化剂与浓度为5～15wt％的过氧化氢溶液或浓度为50～100mmol/L过硫酸盐溶液混合，反应后固液分离，得到脱油后的催化剂。该方法通过过氧化氢和过硫酸盐的芬顿效应使油类物质氧化分解，进而能够去除废催化剂附着的油分。但是引入强氧化剂，除油过程产生污水，具有一定的环境危害性。
[0006]中国专利CN107190147A公开了将含铂废催化剂进行氧化焙烧除积碳及有机物，然后将采用无机酸氧化浸出铂，然后通过R410树脂柱进行吸附以对铂进行富集与纯化，经还原得到海绵铂产品。该方法作为典型的湿法回收工艺，将废催化剂进行除油和贵金属的回收并有着较高的回收率，但是焙烧过程会产生有害尾气，酸浸过程使用大量的酸并产生大量废水。
[0007]中国专利CN108913919B公开了一种从失效铂铼催化剂中提铼的方法。该方法通过对含铂铼废催化剂进行高压酸浸提铼，阴离子树脂交换等方法得到铼酸铵等，该方法对铼有较高的回收率，并且回收产品纯度高。但是该方法没有对载体和活性金属铂进行处理，回收的金属也没有进行高值化利用。
[0008]中国专利CN109126777A公开了一种含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法，也属于贵金属回收利用
将含铂废催化剂焙烧、氧化、过滤得到粗氯铂酸溶液，然后萃取、反萃得到氯铂酸钠溶液，最后与炭黑载体混合进行还原、过滤、干燥得到Pt/C催化剂。该方法所制备的Pt/C催化剂的活性金属负载量较低，并且对载体等金属成分没有实现全组元回收。
[0009]以上专利中，以废催化剂中除油预处理过程的专利技术，是通过石化废催化剂附着油分与除油剂之间的相互作用实现除油，避免了因直接焙烧除油带来的热失控和废气产生等问题。但是除油过程实验条件较为苛刻，也容易产生大量废水。以上专利中，以废催化剂中稀贵金属回收的专利技术，主要通过酸浸
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离子交换等工艺实现铂族金属的回收。氧化酸浸过程具有很高的浸出率，离子交换能选择性的吸附分离贵金属成分，该工艺也称为工业上常用的湿法回收方法。但该过程会产生大量的废水，部分溶解的载体分离困难，回收贵金属产品未进一步实现高值化利用。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的是提供铂铼废催化剂再生制备燃料电池用改性铂基催化剂的方法、催化剂和氢能燃料电池，该方法可以实现废催化剂除油预处理与有价金属回收，并制备再生催化剂并应用于燃料电池，实现危险废物的无害化、减量化资源化处理。本专利技术具有工艺简单、成本低和环保等优点，再生制备的催化剂性能稳定，催化活性高。
[0011]本专利技术提供的铂铼废催化剂再生制备燃料电池用改性铂基催化剂的方法，包括如下步骤：
[0012](1)去除以氧化铝为载体的含铂铼废催化剂上附着的油分；
[0013](2)将经步骤(1)处理的废催化剂和氢氧化钠粉末混合后在无氧环境下进行热处理，得到熟料；
[0014](3)将所述熟料在弱碱性水溶液中浸出，得到含Al和大部分Re的第一浸出液以及含Pt和少部分Re的第一浸出渣；
[0015](4)将所述第一浸出液转化成偏铝酸钠溶液和高铼酸钠溶液；
[0016](5)在所述第一浸出渣中加入酸性试剂的水溶液和氧化试剂的水溶液进行氧化酸浸，得到含有铂和铼元素的前驱体的第二浸出液；
[0017](6)将所述第二浸出液中含有铂和铼元素的前驱体还原并负载在碳载体上以获得铼掺杂的Pt/C催化剂，得到所述燃料电池用改性铂基催化剂。
[0018]上述的铂铼废催化剂再生制备燃料电池用改性铂基催化剂的方法中，所述含铂铼废催化剂中氧化铝的质量百分含量为95～97％，如95％、95.8％、97％；
[0019]所述含铂铼废催化剂中活性金属组分铂的质量百分含量为0.2～0.3％，如0.22％、0.24％、0.25％；
[0020]所述含铂铼废催化剂中活性金属组分铼的质量百分含量为0.4～0.5％，如0.43％、0.45％；
[0021]步骤(1)中，所述去除油分的步骤如下：将所述含铂铼废催化剂研磨至粉末状，加入复配表面活性剂溶液在超声条件下进行清洗，得到去油废催化剂；
[0022]所述粉末状为铂铼废催化剂的粒径为100～200目，具体可为100目，在本专利技术的具
体实施例中通过在转速500r/min下球磨5h制备而成；
[0023]所述复配表面活性剂由非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂复配而成；
[0024]所述非离子型表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO
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3)、曲拉通X
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100(TX
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100)和葡萄糖苷(APG1214)中的任一种；
[0025]所述阴离子型表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)和十二烷基磺酸钠(SLS)中的任一种；
[0026]所述非离子型表面活性剂与所述阴离子型表面活性剂的质量比为(1～4)：1，如1：1、2：1、3：1或4：1；
[0027]所述复配表面活性剂的水溶液的浓度为100～1000mg/L，具体可为100～900mg/L，如100mg/L、400mg/L、500mg/L、600mg/L、800mg/L或900m本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铂铼废催化剂再生制备燃料电池用改性铂基催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)去除以氧化铝为载体的含铂铼废催化剂上附着的油分；(2)将经步骤(1)处理的废催化剂和氢氧化钠粉末混合后在无氧环境下进行热处理，得到熟料；(3)将所述熟料在弱碱性水溶液中浸出，得到含Al和大部分Re的第一浸出液以及含Pt和少部分Re的第一浸出渣；(4)将所述第一浸出液转化成偏铝酸钠溶液和高铼酸钠溶液；(5)在所述第一浸出渣中加入酸性试剂的水溶液和氧化试剂的水溶液进行氧化酸浸，得到含有铂和铼元素的前驱体的第二浸出液；(6)将所述第二浸出液中含有铂和铼元素的前驱体还原并负载在碳载体上以获得铼掺杂的Pt/C催化剂，得到所述燃料电池用改性铂基催化剂。2.根据权利要求1所述的铂铼废催化剂再生制备燃料电池用改性铂基催化剂的方法，其特征在于：所述含铂铼废催化剂中氧化铝的质量百分含量为95～97％；所述含铂铼废催化剂中活性金属组分铂的质量百分含量为0.2～0.3％；所述含铂铼废催化剂中活性金属组分铼的质量百分含量为0.4～0.5％；步骤(1)中，所述去除油分的步骤如下：将所述含铂铼废催化剂研磨至粉末状，加入复配表面活性剂溶液在超声条件下进行清洗，得到去油废催化剂；所述粉末状为铂铼废催化剂的粒径为100～200目；所述复配表面活性剂由非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂复配而成；所述非离子型表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、曲拉通X
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100和葡萄糖苷中的任一种；所述阴离子型表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基磺酸钠中的任一种；所述非离子型表面活性剂与所述阴离子型表面活性剂的质量比为(1～4)：1；所述复配表面活性剂溶液的浓度为100～1000mg/L；所述含铂铼废催化剂的质量和所述表面活性剂的水溶液的体积比为1g：(10～100)mL；所述超声条件的功率为100～500W，清洗温度为25～60℃，清洗时间为1～4h。3.根据权利要求1所述的铂铼废催化剂再生制备燃料电池用改性铂基催化剂的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述经步骤(1)处理的废催化剂和所述氢氧化钠粉末的质量比为1：(0.8～1.6)；所述无氧环境为惰性气体保护下；所述热处理的温度为300～600℃，时间为1～5h。4.根据权利要求1或2所述的铂铼废催化剂再生制备燃料电池用改性铂基催化剂的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述弱碱性水溶液的pH值为7.1～8.9；所述弱碱性水溶液中的溶质为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠；所述熟料的质量与所述弱碱性水溶液的体积比为1g：(10～20)mL；所述浸出在搅拌条件下进行，浸出温度为25～60℃，浸出时间为10～60min。5.根据权利要求1
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3中任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄国勇，温嘉玮，田茂琳，崔健，王学李，张文洁，吴明帅，申同俊，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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