【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化甲酸分解制氢的催化剂，尤其是一种用于催化甲酸分解制氢的高效磁性载钯催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，由于不可再生能源的过度开发，全球面临着严重能源危机。
2、当前关于氢能的主要问题在于如何安全有效地存储和释放氢。氢气的储存方式主要有高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢和有机液体储氢四大类，但气、液、固态储氢分别有高压安全隐患大、液化耗能过大、质量储氢密度低等缺点。因此寻求一种较低成本、操作简单的有机液体储氢方式对于氢能的发展具有重大意义。甲酸的含氢量(4.4wt％)较高，在催化剂作用下分解生成二氧化碳与氢气；且甲酸具有易存储和运输的特点，是目前有前景的产氢介质之一。
3、大连理工大学在cn201910224638.6(公开日2021.09.10)中公开了一种用于催化甲酸分解制氢的纳米复合催化剂及其制备方法，所述制备方法包括，将氧化石墨烯与无机纳米材料通过长时间搅拌复合，再对氧化石墨烯外表面进行氨基修饰，随后加入钯的盐溶液，通过硼氢化钠还原将单分散的钯纳米簇稳定在载体表面，得到钯纳米复合催化剂可用于高效催化甲酸分解制氢；西南民族大学在cn202010364284.8(公开日2020.12.25)中公开了一种室温条件下催化甲酸自分解制取纯氢气的富氨基聚合物负载的钯催化剂的制备方法，该方法首先制备一种共价氨基吡啶类多孔聚合物(appops)，然后利用浸渍还原法将钯离子还原成纳米颗粒沉积到appops表面，由于钯粒子与聚合物表面的大量氨基的相互作用，一方面使得钯粒子可稳定地附着在app
4、从前述可知，载有钯纳米簇的催化剂是甲酸脱氢反应的有效催化剂，载体结构、钯纳米粒子的分散性是决定负载型钯活性的重要影响因素。但产物氢在催化剂表面的较强吸附行为，会导致反应中后期的产氢效率大幅度下降。因此开发一种能快速将氢气排出体系外的载钯催化剂是催化甲酸分解制氢的关键部分。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种用于催化甲酸分解制氢的高效磁性载钯催化剂及其制备方法。首先通过液相沉积法制备了单分散二氧化硅包覆四氧化三铁磁性纳米微球，再使用raft聚合法在微球上接枝聚丙烯酰胺-b-聚全氟辛基乙基丙烯酸酯聚合物刷(pam-b-phfa)，最后经原位还原得到一种新型的磁性载钯催化剂，为载钯催化剂的高效利用和回收提供了一种新的思路。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种磁性载钯催化剂的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)制备fe3o4@sio2-ch2cl(氯甲基化四氧化三铁@二氧化硅)
5、将fe3o4@sio2粒子超声分散于甲苯中，在氩气保护下加入4-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷，升温至80～95℃反应2.5～3h，之后固体产物经磁分离，甲苯和乙醚依次洗涤，冷冻干燥，得到fe3o4@sio2-ch2cl；
6、fe3o4@sio2、4-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷的质量比为1：1.0～1.5，优选1：1.1；
7、fe3o4@sio2与溶剂甲苯的质量比为1：15～18，优选1：15.7；
8、(2)制备fe3o4@sio2-bcbd(四氧化三铁@二氧化硅-二硫代咔唑甲酸苄酯)
9、将氢氧化钾超声分散在二甲基亚砜中，再加入咔唑，于室温下搅拌反应2～6h，然后滴加二硫化碳，继续反应5～6h，得到混合体系；将步骤(1)所得fe3o4@sio2-ch2cl先超声分散于二甲基亚砜中，然后加入所述混合体系中，继续反应36～48h，之后固体产物经磁分离，二甲基亚砜、异丙醇和乙醚依次洗涤，冷冻干燥，得到fe3o4@sio2-bcbd；
10、fe3o4@sio2-ch2cl、氢氧化钾、咔唑、二硫化碳的质量比为1：0.1～0.3：0.6～0.9：0.3～0.5，优选1：0.28：0.86：0.45；
11、fe3o4@sio2-ch2cl与溶剂二甲基亚砜(反应体系中合计)的质量比为1：80～100，优选1：90.2；
12、(3)制备fe3o4@sio2-pam-b-phfa(四氧化三铁@二氧化硅-聚丙烯酰胺-b-聚全氟辛基乙基丙烯酸酯)
13、将步骤(2)所得fe3o4@sio2-bcbd超声分散在甲醇中，加入全氟辛基乙基丙烯酸酯、丙烯酰胺、偶氮二异丁腈和二硫代咔唑甲酸苄酯(bcbd)，在氮气氛围下50～60℃搅拌反应24～36h，之后固体产物经磁分离，二亚甲基砜和蒸馏水依次洗涤，冷冻干燥，得到fe3o4@sio2-pam-b-phfa；
14、fe3o4@sio2-bcbd、全氟辛基乙基丙烯酸酯、丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、二硫代咔唑甲酸苄酯的质量比为1：0.9～1.1：30～40：0.01～0.05：0.2～0.4，优选1：0.97：33.83：0.02：0.31；
15、fe3o4@sio2-bcbd与甲醇的质量比为1：150～200，优选1：160；
16、(4)制备磁性载钯催化剂
17、将步骤(3)所得fe3o4@sio2-pam-b-phfa超声分散在水中，滴加钯前驱体溶液，搅拌，调节ph至9～11，再滴加硼氢化钠溶液，反应1～2h，之后经乙醇、水洗涤，真空干燥，得到磁性载钯催化剂；
18、fe3o4@sio2-pam-b-phfa与钯前驱体、硼氢化钠的质量比为1：0.005～0.008：0.030～0.040，优选1：0.007：0.035；
19、钯前驱体选自硝酸钯、硫酸钯、氯化钯或乙酸钯；
20、fe3o4@sio2-pam-b-phfa与水的质量比为1：15～25，优选1：20；
21、钯前驱体溶液的浓度为0.01～0.05mol/l，优选0.01mol/l；
22、硼氢化钠溶液的浓度为0.5～1.5mol/l，优选0.5mol/l；
23、ph的调节使用氨水，氨水的浓度为1.5～3mol/l，优选1.5mol/l；氨水的加入量为：使反应体系的ph维持在9～11。
24、本专利技术涉及上述制备方法制得的磁性载钯催化剂。
25、本专利技术所述的磁性载钯催化剂可应用于催化甲酸分解制氢。
26、关于本专利技术的技术原理说明如下：
27、虽然负载纳米钯的催化剂可以有效催化甲酸水溶液在较温和的条件下产出氢气，但对于该类催化过程有一个极其重要的影响因素会制约钯催化剂在甲酸制氢的应用，即：产物氢在催化剂表面的较强吸附行为，其结果是在反应初期甲酸能与纳米钯充分接触，产生氢，但随着产氢量的增加，由于氢气在水相中溶解度低，氢以微气泡的形式吸附在催化剂的表面以及通道间。由本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磁性载钯催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的磁性载钯催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，Fe3O4@SiO2、4-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷的质量比为1：1.0～1.5。
3.如权利要求1所述的磁性载钯催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，Fe3O4@SiO2-CH2Cl、氢氧化钾、咔唑、二硫化碳的质量比为1：0.1～0.3：0.6～0.9：0.3～0.5。
4.如权利要求1所述的磁性载钯催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，Fe3O4@SiO2-BCBD、全氟辛基乙基丙烯酸酯、丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、二硫代咔唑甲酸苄酯的质量比为1：0.9～1.1：30～40：0.01～0.05：0.2～0.4。
5.如权利要求1所述的磁性载钯催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，Fe3O4@SiO2-PAM-b-PHFA与钯前驱体、硼氢化钠的质量比为1：0.005～0.008：0.030～0.040。
6.如权利要求1所述的磁性载钯催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4
7.如权利要求1～6任一项所述的制备方法制得的磁性载钯催化剂。
8.如权利要求7所述的磁性载钯催化剂在催化甲酸分解制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种磁性载钯催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的磁性载钯催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，fe3o4@sio2、4-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷的质量比为1：1.0～1.5。
3.如权利要求1所述的磁性载钯催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，fe3o4@sio2-ch2cl、氢氧化钾、咔唑、二硫化碳的质量比为1：0.1～0.3：0.6～0.9：0.3～0.5。
4.如权利要求1所述的磁性载钯催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，fe3o4@sio2-bcbd、全氟辛基乙基丙烯酸酯、丙烯酰胺、偶氮二异丁...
【专利技术属性】
技术研发人员：李世越，王江琦，邹思远，祝铃钰，王建黎，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。