【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米钯催化剂制备，尤其涉及一种用于液体有机氢载体释氢的mcm-41分子筛负载fe@pd核壳纳米催化剂的制备方法。
技术介绍
1、当前，全球以化石能源为主的能源结构特征使得举例能源枯竭的日子不再遥远，并且化石燃料燃烧带来的环境污染已经严重影响了人类的生存。因此，开发丰富、清洁的新能源刻不容缓，并且这也是我国实现“碳达峰、碳中和”战略目标的重要路径之一。氢能作为一种二次能源，具有来源丰富、热值高、无污染等诸多优点。液态有机氢载体(lohc)储氢作为化学储氢方式的一种，相对于传统的储氢方式，具有安全，成本低，耗能低等优点。
2、在lohc工业化的过程中，储氢尝试主要集中在非杂环型环烷烃上，例如甲苯和苄基甲苯等，目前只有日本以及德国等少数公司掌握了这项技术，并且由于脱氢温度较高，很难实现大规模的应用。相关人员对杂环lohc系统进行筛选，发现氮乙基咔唑/十二氢氮乙基咔唑(nec/h12-nec)系统不仅储氢容量高(5.79wt％)，可以满足美国能源部制定的2025年车载lohc储氢目标(＞5.5wt.％)，并且脱氢所需的能量较低(50kj/mol)，可以将脱氢温度控制在200℃以下。除此之外，h12-nec中的乙基还能阻止n原子与催化剂之间的强相互作用从而增加氢气的选择性，因此nec被认为是最佳的氢能载体。想要使得nec/h12-nec等n-杂环型lohc实现商业化，关键在于开发具有高催化活性、高选择性、低成本和良好催化稳定性的催化剂，解决脱氢温度高和速率低的问题。
3、研究表明负载型pd基催化剂被广
技术实现思路
1、本专利技术的目的是要解决现有催化剂中贵金属负载量大导致的成本高、反应活性较低、催化剂稳定性差、反应温度高等问题，提供一种用于液体有机氢载体释氢的mcm-41分子筛负载fe@pd核壳纳米催化剂的制备方法。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、用于液体有机氢载体释氢的mcm-41分子筛负载fe@pd核壳纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤一、fe3+的静电吸附：将mcm-41分子筛均匀分散到一定浓度的naoh溶液中，在超声条件下进行碱处理，然后将mcm-41分子筛离心并重新分散在去离子水中，保持清液的ph值为9，获得表面带负电荷的mcm-41-si-o-na+溶液；
5、按照一定的fe负载量，向得到的表面带负电荷的mcm-41-si-o-na+溶液中加入fe3+盐溶液，并在室温下搅拌进行离子交换，然后进行离心干燥，得到(mcm-41-si-o-)3fe3+，记为fe3+-mcm-41；
6、步骤二、fe3+-mcm-41的还原：将步骤一得到的fe3+-mcm-41均匀分散到水溶液中，按照一定的nabh4与fe3+比例加入nabh4，在n2保护下、一定的超声功率、超声时间和温度下进行还原反应，结束后经离心、洗涤得到mcm-41负载的fe纳米颗粒，记为fe/mcm-41；
7、步骤三、mcm-41负载fe@pd核壳纳米颗粒的制备：以fe纳米颗粒为模版剂和还原剂，将步骤二得的fe/mcm-41与去离子水混合后，向混合液中添加一定量的pd盐水溶液，在n2保护下、一定的超声功率、超声时间和温度下进行pd2+的还原，结束后经离心、洗涤和真空干燥得到fen@pd1/mcm-41，n为fe与pd的原子比；
8、步骤四、催化h12-nec脱氢制取高纯氢气：在目标温度下，将步骤三制备的fen@pd/mcm-41与h12-nec按照一定的比例混合，制取高纯氢气，反应过程中控制反应温度为150～180℃，反应压力为0.1mpa。
9、进一步的，步骤一中naoh浓度为0.1～0.01m，超声条件为功率200～400w，时间30～60min，温度20～50℃。
10、进一步的，步骤一中fe3+的负载量为1～3wt％。
11、进一步的，步骤一中fe3+盐为fe(no3)3、fecl3和fe2(so4)3中的一种，搅拌时间为30～60min。
12、进一步的，步骤二中nabh4与fe3+的摩尔比为3～9，超声功率为200～400w，超声时间为10～30min，温度为20～50℃。
13、进一步的，步骤三中pd盐为pd(nh3)4cl2、pd(no3)2、pdcl2或na2pdcl4中的一种或几种组合的水溶液。
14、进一步的，步骤三中按照fe与pd的原子比为4～8添加一定量的pd盐，超声功率为200～400w，超声时间为1～3h，温度为20～50℃。
15、进一步的，步骤四中fe@pd/mcm-41催化剂的pd与反应底物h12-nec的摩尔比为0.1％～0.4％。
16、进一步的，制备的fen@pd/mcm-41中金属纳米颗粒为核壳结构，其中核结构为fe，壳结构为pd。
17、本专利技术的有益效果为：
18、本专利技术所述的用于液体有机氢载体释氢的mcm-41分子筛负载fe@pd核壳纳米催化剂的制备方法，选择来源丰富且廉价的fe作为核心金属，不仅可以降低pd的负载量，并且还可以与pd之间形成的应变效应和配体效应，增强表面pd原子的电子性质，进而提高催化活性。mcm-41作为介孔二氧化硅的一种，具有高表面积、大孔体积和可调节孔径(2-10nm)、高热稳定性等优点，被视为合适的h12-nec脱氢催化剂载体。其次，在制备方法的选择上，金属直接沉积在载体上容易造成纳米颗粒的低分散性，静电吸附法(sea)已被证明是一种制备负载在氧化物上的超小尺寸金属纳米粒子的好方法。该方法通过调节载体表面的ph值低于或高于其零电荷点(pzc)，使其带正电或负电。带有相反电荷的金属前体从而被静电吸附到载体的表面上。与传统湿浸渍法合成的催化剂相比，sea法不仅通过电子结合产生强金属-载体相互作用，防止金属聚集，而且使得金属前体均匀分布，形成微小的纳米粒子。因此通过sea法将fe3+固定在载体的表面，将会很好的避免其团聚。其次在核壳纳米催化剂制备的过程中，通常会用到还原剂，稳定剂等，不仅不符合绿色的要求，同时也导致操作本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于液体有机氢载体释氢的MCM-41分子筛负载Fe@Pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于液体有机氢载体释氢的MCM-41分子筛负载Fe@Pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中NaOH浓度为0.1～0.01M，超声条件为功率200～400W，时间30～60min，温度20～50℃。
3.根据权利要求1或2所述的用于液体有机氢载体释氢的MCM-41分子筛负载Fe@Pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中Fe3+的负载量为1～3wt％。
4.根据权利要求3所述的用于液体有机氢载体释氢的MCM-41分子筛负载Fe@Pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中Fe3+盐为Fe(NO3)3、FeCl3和Fe2(SO4)3中的一种，搅拌时间为30～60min。
5.根据权利要求4所述的用于液体有机氢载体释氢的MCM-41分子筛负载Fe@Pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中NaBH4与Fe3+的摩尔比为3～9，超声功率为200～400W，超声时间为10～
6.根据权利要求5所述的用于液体有机氢载体释氢的MCM-41分子筛负载Fe@Pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中Pd盐为Pd(NH3)4Cl2、Pd(NO3)2、PdCl2或Na2PdCl4中的一种或几种组合的水溶液。
7.根据权利要求6所述的用于液体有机氢载体释氢的MCM-41分子筛负载Fe@Pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中按照Fe与Pd的原子比为4～8添加一定量的Pd盐，超声功率为200～400W，超声时间为1～3h，温度为20～50℃。
8.根据权利要求7所述的用于液体有机氢载体释氢的MCM-41分子筛负载Fe@Pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤四中Fe@Pd/MCM-41与H12-NEC的摩尔比为0.1％～0.4％。
9.根据权利要求8所述的用于液体有机氢载体释氢的MCM-41分子筛负载Fe@Pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，制备的Fen@Pd/MCM-41中金属纳米颗粒为核壳结构，其中核结构为Fe，壳结构为Pd。
...【技术特征摘要】
1.用于液体有机氢载体释氢的mcm-41分子筛负载fe@pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于液体有机氢载体释氢的mcm-41分子筛负载fe@pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中naoh浓度为0.1～0.01m，超声条件为功率200～400w，时间30～60min，温度20～50℃。
3.根据权利要求1或2所述的用于液体有机氢载体释氢的mcm-41分子筛负载fe@pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中fe3+的负载量为1～3wt％。
4.根据权利要求3所述的用于液体有机氢载体释氢的mcm-41分子筛负载fe@pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中fe3+盐为fe(no3)3、fecl3和fe2(so4)3中的一种，搅拌时间为30～60min。
5.根据权利要求4所述的用于液体有机氢载体释氢的mcm-41分子筛负载fe@pd核壳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中nabh4与fe3+的摩尔比为3～9，超声功率为200～400w，超声...
【专利技术属性】
技术研发人员：白雪峰，刘紫婷，吴绵园，樊慧娟，单雯妍，
申请(专利权)人：黑龙江省科学院石油化学研究院，
类型：发明
国别省市：
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