【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学储氢领域，具体涉及用于液态有机氢能载体脱氢催化剂的制备方法。
技术介绍
1、化石能源是目前全球主要的能源来源之一，在许多国家和地区的经济发展和科技进步发挥着重要作用，但化石能源的大量开采和利用带来日益严重的环境污染、气候变化等问题。因此，发展清洁能源和提高能源利用效率，逐步减少对化石能源的依赖，成为当今全球能源领域发展的趋势和方向。随着制氢技术的发展，氢能作为来源丰富且可再生的清洁能源，备受关注。然而，由于氢气的体积较大，为了储存足够的氢气，需要寻找高储氢密度的载体。目前常用的氢气储存方式包括压缩氢气、液态氢气和固态氢气等，但它们的储氢密度都不够理想，导致储氢成本高昂，使用受到限制。有机液体储氢是一种新型的储氢技术，其基本原理是将氢气与有机液体反应，形成液态有机氢能载体，从而实现氢气的储存和运输，再在需要使用氢气时，液态有机氢能载体可以通过脱氢反应释放出氢气，该技术的难点在于如何实现快速脱氢，解决该问题的关键在于开发高效脱氢催化剂及其简单制备工艺。
2、脱氢催化剂的种类繁多，常见的包括铂、铱、钼、铁、钴、镍等金属及其负载型催化剂等[文献acs energy lett. 2022, 7, 3734，cn115106120a和cn114797912a]，其制备方法主要有浸渍负载法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、物理混合法等，其中浸渍负载法是最常用的方法[cn115703064a]。这些制备方法很难做到活性组分在载体上均匀的高度分散，难免会有一部分活性成分团聚在一起，且反应过程中有部分活性组分的流失。为了进一步
技术实现思路
1、因此，为了减少活性组分的使用量及提高催化剂活性，本专利技术公开了一种用于液态有机氢能载体脱氢的催化剂及其制备方法。
2、所述制备方法包括如下步骤：以ce-mg-al类水滑石为载体前体，在ce-mg-al类水滑石煅烧之前利用抗坏血酸对ce-mg-al类水滑石进行还原处理，使ce-mg-al类水滑石表面形成更多的ce3+，再经pt离子原位锚定、过滤、煅烧和氢气还原制备出pt/ceo2-mgo-al2o3催化剂。
3、该方法主要利用抗坏血酸可将ce(oh)4中的ce4+还原成ce3+，再利用其选择吸附性和还原性将活性组分pt锚定在氧空位上，显著提高pt的分散度，且pt与ceo2可形成较强的金属-载体相互作用，抑制了活性组分在制备过程中的团聚和在反应过程中的活性组分流失。该操作方法简单易行，所得的催化剂在液态有机氢能载体的脱氢反应中展示出优良的催化活性和稳定性，具有良好的工业应用前景。
4、本专利技术的用于液态有机氢能载体脱氢催化剂的制备方法，首先是在载体前体上创制出空位，用抗坏血酸还原处理，使部分ce4+还原为ce3+而产生缺陷氧空位，然后利用氧空位的吸附性和还原性，将活性组分原位锚定在氧空位上，促进形成金属-载体强相互作用，有效提高活性组分的分散度和发挥催化活性中心的作用。该专利技术方法简单易行，可以显著提高金属组分的利用率和抑制催化剂制备即反应过程中活性组分的团聚，所得到的催化剂在有机氢能载体环烷烃的脱氢反应中展示出优良的释氢速率以及稳定性。
5、进一步，利用抗坏血酸对ce-mg-al类水滑石进行还原处理包括将未煅烧的ce-mg-al类水滑石在抗坏血酸中搅拌反应，抗坏血酸优选以溶液的形式使用，例如1-10 mmol/l水溶液，优选2-5 mmol/l水溶液，抗坏血酸按抗坏血酸/ce-mg-al类水滑石质量比为0.02~1:1，优选0.05~0.3:1，更优选0.1-0.25:1加入。抗坏血酸处理使部分ce4+还原为ce3+，有利于吸附pt离子。
6、进一步，还原处理温度为5~60 ℃，优选10~50 ℃，更优选15~45 ℃，更优选20~30℃，例如25 ℃，还原时间为0.5 h以上，例如0.5~10小时，优选0.5~6 h，处理后的载体富含氧空位。
7、进一步，利用氧空位特性吸附pt离子，然后立即发生氧化-还原反应将pt锚定在载体上。
8、进一步，pt离子原位锚定包括将还原处理后的类水滑石加入pt盐（优选可溶性pt盐）溶液例如氯铂酸丙酮溶液中，在温度0~60 ℃下静置0.5 h以上，例如0.5~12 h，优选0.5~4 h。铂盐浓度一般为0.001-0.05 g/ml，优选0.005-0.02 g/ml。催化剂中pt的负载量通过控制氯铂酸丙酮溶液的加入量来调控，一般为0.1~0.5wt%，优选0.3~0.4wt%，即在20ml丙酮中加入0.3~2ml氯铂酸丙酮溶液，优选0.4~1.5ml。
9、进一步，煅烧温度为300~600 ℃，优选350~550 ℃，煅烧时间为1~6 h，优选2~5 h。
10、进一步，氢气还原包括将煅烧后的催化剂前体在氢气气氛下还原，还原温度为200~550 ℃，优选250~500 ℃，优选300~500 ℃，还原时间为1 h以上，例如1~10 h，优选1~5 h。
11、优选地，所述ce-mg-al类水滑石通过共沉淀法制备，包括以下步骤：
12、（1）将可溶性铝盐、镁盐和铈盐加入水中，优选去离子水，配制成金属盐混合溶液a，再配制碱液b，在搅拌条件下，将混合溶液a与b同时滴加至烧瓶中，当悬浮液的ph值达到9.5~10.5范围内，停止滴加，继续反应0.5 h以上，优选0.5~2 h；
13、（2）将步骤（1）所得悬浮液转入水热反应釜中，90~110 ℃（优选95~105 ℃）下晶化10 h以上，例如10~24 h，优选10~15 h，所得沉淀物经分离、洗涤、干燥得到ce-mg-al水滑石。
14、进一步地，所述的可溶性铝盐为硫酸铝、硝酸铝或氯化铝中的一种或两种以上。
15、进一步地，所述的可溶性镁盐为硫酸镁、硝酸镁或氯化镁中的一种或两种以上，其中mg2+/al3+的摩尔比为1。
16、进一步地，所述的可溶性铈盐为硝酸铈或氯化铈中的一种或两种。
17、其中ce3+/mg2+/a本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于液态有机氢能载体脱氢的催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：利用抗坏血酸对未煅烧的Ce-Mg-Al类水滑石进行还原处理，再经Pt离子原位锚定、过滤、煅烧和氢气还原制备出Pt/CeO2-MgO-Al2O3催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的抗坏血酸按抗坏血酸/Ce-Mg-Al类水滑石质量比为0.05~0.3:1加入；和/或
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的抗坏血酸还原处理温度为5~60 ℃，还原时间为0.5~6 h。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的Pt离子原位锚定包括将还原处理后的类水滑石加入Pt盐溶液中，在温度0~60 ℃下静置0.5h以上，例如0.5~12h，优选0.5~4 h。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的煅烧温度为300~600 ℃，煅烧时间为1~6 h。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的催化剂前体在氢气气氛下还原，还原温度为250~500℃，
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述Ce-Mg-Al类水滑石通过共沉淀法制备，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的可溶性铝盐为硫酸铝、硝酸铝或氯化铝中的一种或两种以上；和/或
9.通过权利要求1-8中任一项所述的制备方法获得的用于液态有机氢能载体脱氢的催化剂。
10.根据权利要求9所述的用于液态有机氢能载体脱氢的催化剂用于液态有机氢能载体脱氢的用途，所述的液态有机氢能载体为环已烷、甲基环己烷、乙基环已烷或十氢化萘。
...【技术特征摘要】
1.一种用于液态有机氢能载体脱氢的催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：利用抗坏血酸对未煅烧的ce-mg-al类水滑石进行还原处理，再经pt离子原位锚定、过滤、煅烧和氢气还原制备出pt/ceo2-mgo-al2o3催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的抗坏血酸按抗坏血酸/ce-mg-al类水滑石质量比为0.05~0.3:1加入；和/或
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的抗坏血酸还原处理温度为5~60 ℃，还原时间为0.5~6 h。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的pt离子原位锚定包括将还原处理后的类水滑石加入pt盐溶液中，在温度0~60 ℃下静置0.5h以上，例如0.5~12h，优选0.5~4 h。
5.根据权利要求1-4中任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：王威燕，宋鹏飞，杨运泉，侯建国，仵奎，聂锁府，刘振威，张瑜，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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