一种人工氢化酶的制备方法及快速产氢工艺技术

技术编号:39832304 阅读:7 留言:0更新日期:2023-12-29 16:15
本发明专利技术提供了一种人工氢化酶的制备方法,及在无耗能条件下的快速产氢工艺

【技术实现步骤摘要】
一种人工氢化酶的制备方法及快速产氢工艺


[0001]本专利技术用于水解产氢领域,具体涉及一种人工氢化酶的制备方法,以及利用该制备方法得到的人工氢化酶在无耗能条件下的快速产氢工艺


技术介绍

[0002]氢气作为一种高能量密度的清洁能源,正在成为当今重要的替代燃料

目前大部分氢气来源于天然气蒸汽重整,这个过程需要消耗大量化石燃料,并产生温室气体二氧化碳

有别于传统产氢工艺,天然氢化酶在无能耗下可实现高效快速裂解水产氢,然而天然酶为蛋白分子,非常脆弱易失活,寿命短,保存条件苛刻,不易大规模生产利用

[0003]一个很好的解决方法是利用高氢化酶活性

高稳定的纳米材料模拟氢化酶,用以代替天然氢化酶,实现高效率产氢

利用无机纳米材料制备得到的人工氢化酶具有类似天然酶催化效率和酶促反应动力学性能,且可以在极端条件下保持较高活性,性能稳定,易于保存

对于人工天然酶工作,合理选择纳米材料活性中心和配位环境是模拟氢化酶的关键,而天然氢化酶的催化活性中心是金属镍和铁,可为人工氢化酶的设计提供参考

然而,目前尚未报道有成熟的模拟人工氢化酶的制备方法和技术

[0004]基于上述分析,目前行业内急需一种人工氢化酶的制备新方法和基于该种模拟氢化酶的高效产氢新技术


技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种人工氢化酶的制备方法及快速产氢工艺,该人工氢化酶具有析氢催化剂的特性,在电子供体
(
如金属铝
)
存在情况下,可以高效裂解水反应产生氢气,实现低能耗

低成本

高效率的产氢

[0006]一种
NiFe2S4人工氢化酶的制备方法,包括:
[0007](1)
取1‑
6mmol
硝酸镍和2‑
12mmol
硝酸铁备用,加入
30

90mL
去离子水溶解,向其中加入4‑
16mmol
硫脲,磁力搅拌
10min
充分混合,得到第一混合溶液;
[0008](2)
将第一混合溶液装入反应釜,放入烘箱,在
120

220℃
下保温
12

18
小时,待反应釜冷却后取出,得到第二混合溶液;
[0009](3)
离心洗涤第二混合溶液,用去离子水反复洗涤,收集洗涤后的沉淀,将沉淀在
60

80℃
烘箱中烘干
4h
,获得固体样品,即
NiFe2S4人工氢化酶;
[0010]本专利技术还公开了一种根据上述制备方法得到的
NiFe2S4人工氢化酶

[0011]本专利技术还公开了一种上述
NiFe2S4人工氢化酶在产氢工艺中的应用

[0012]进一步的,该应用包括:
[0013](1)

NiFe2S4
人工氢化酶与铝合金粉末球磨混合,得到混合均匀的第一金属粉末;
[0014](2)

0.05

0.5g
第一金属粉末加入烧瓶,加入
10mL
的海水,可以实现
NiFe2S4
人工氢化酶催化铝和水反应产氢;
[0015](3)
将产氢装置连接气体流量计,实现实时监测氢气产生速率

[0016]一种
NiCo2O4
人工氢化酶的制备方法,包括:
[0017](1)
取1‑
6mmol
硝酸镍和2‑
12mmol
硝酸钴备用,加入
30

90mL
去离子水溶解,向其中加入4‑
16mmol
尿素,磁力搅拌
10min
充分混合,得到第一混合溶液;
[0018](2)
将第一混合溶液装入反应釜,放入烘箱,在
120

220℃
下保温
12

18
小时,待反应釜冷却后取出,去掉上清液,得到下层沉淀;
[0019](3)
将下层沉淀用去离子水反复洗涤,在
60

80℃
烘箱中烘干
4h
,获得片状固体样品;
[0020](4)
将块状样品研磨后放入马弗炉,
350℃
煅烧1‑
3h
,即得到
NiCo2O4
人工氢化酶

[0021]本专利技术还公开了一种根据上述制备方法得到的
NiCo2O4
人工氢化酶

[0022]本专利技术还公开了一种上述
NiCo2O4
人工氢化酶在产氢工艺中的应用

[0023]进一步的,该应用包括:
[0024](1)

NiCo2O4
人工氢化酶与第一金属粉末球磨混合,得到混合均匀的第一金属粉末;
[0025](2)

0.05

0.5g
第一金属粉末加入烧瓶,加入
10mL
的海水,可以实现
NiCo2O4
人工氢化酶催化铝和水反应产氢;
[0026](3)
将产氢装置连接气体流量计,实现实时监测氢气产生速率

[0027]本专利技术的有益效果在于:
[0028]本专利技术制得的
NiFe2S4
人工氢化酶和
NiCo2O4
人工氢化酶能够代替传统析氢催化剂,应用在催化铝和水反应中产生氢气,能够实现低能耗,低沉本,稳定高效率的产氢,提高了铝的利用率

附图说明
[0029]图1为产生氢气速率
VS
时间曲线;
[0030]图2为产生氢气总量
VS
时间曲线;
[0031]图3为产生氢气速率
VS
时间曲线;
[0032]图4为产生氢气总量
VS
时间曲线;
[0033]图5为
NiCo2O4
人工氢化酶催化动力学曲线;
[0034]图6为产生氢气速率
VS
时间曲线;
[0035]图7产生氢气总量
VS
时间曲线

具体实施方式
[0036]下面通过实施例来进一步说明本专利技术,但不局限于以下实施例

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法;下述实施例中所用的试剂<本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
NiFe2S4人工氢化酶的制备方法,包括:
(1)
取1‑
6mmol
硝酸镍和2‑
12mmol
硝酸铁备用,加入
30

90mL
去离子水溶解,并加入4‑
16mmol
硫脲,磁力搅拌
10min
,得第一混合溶液;
(2)
将第一混合溶液装入反应釜,放入烘箱保温处理,待反应釜冷却后取出,得第二混合溶液;
(3)
离心洗涤第二混合溶液,用去离子水反复洗涤,收集洗涤后的沉淀并烘干,获得固体样品,即
NiFe2S4人工氢化酶
。2.
根据权利要求1所述的制备方法,其中:步骤
(2)
所述保温处理温度为
120

220℃
,时间为
12

18
小时
。3.
根据权利要求1所述的制备方法,其中:步骤
(3)
所述烘干温度为
60

80℃
,烘干时间为
4h。4.
一种根据权利要求1~3任一所述制备方法制得的
NiFe2S4人工氢化酶
。5.
一种根据权利要求4所述的
NiFe2S4人工氢化酶在产氢工艺中的应用,包括:
(1)

NiFe2S4人工氢化酶与铝合金粉末球磨混合,得到第一金属粉末;
(2)

0.05

0.5g
第一金属粉末加入烧瓶,加入
10mL
的海水,实现
NiFe2S4人工氢化酶催化铝和水反应产氢;
(3)
将产氢装置连接气体流量计,实时监测氢气产生速率
。6.
一种
NiCo2O4人工氢化酶的制备方法,包括:
(1)
取1‑
6mmol
硝酸镍和2‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员:梁敏敏宋宁宁郭占君李永利
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:

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