納米催化劑催化甲酸脫氫的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于化學化工技術領域，具體涉及一種用負載型Au-PdAipg-C3N4納米催化劑催化甲酸脫氫的方法。
【背景技術】
[0002]氫能被認為是推進21世紀能源革命的新能源，其作為燃料燃燒產物對環境無污染，關于其大規模使用主要需解決一下三個方面的工作:氫的制取、氫的儲存及氫的運輸。
[0003]當前，關于氫氣的制取方法得到廣泛研究，電解水制氫、生物質制氫等技術的日漸成熟已經為氫能大規模使用打下了良好的基礎。阻礙氫能大規模使用的瓶頸主要是氫能的儲存，傳統的高壓儲氫由于儲氫量有限及安全因素很大程度上限制了氫能的有效使用。因而，尋求新的高效儲氫方法是實現氫氣大規模使用的關鍵。
[0004]甲酸儲氫是近年來研究的熱點，其具有儲氫量大，運輸安全，使用方便等優點。對于其大規模應用的關鍵在于開發出高效的脫氫催化劑。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種負載型Au-Pd/Hipg-C3N4納米催化劑催化甲酸脫氫的方法，該負載型Au-Pd/mpg-C 3N4納米催化劑具有良好的催化活性和選擇性。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下。
[0007]將制備好的負載型Au-PdAipg-C3N4納米催化劑置于反應器中，將反應器置于油浴中升至40?80°C，接著將摩爾比為1:1?6的甲酸鈉和甲酸混合液加入反應器中進行反應，得到產物氫氣。
[0008]所述負載型Au-Pd/mpg_C3N4納米催化劑包括Au、Pd、mpg_C 3N4，其中:Au與Pd的摩爾比為1:0.1?30 ；Au與Hipg-C3N4的摩爾比為1:0.1?20 ；Au來源于氯金酸，Pd來源于氯鈀酸鉀。
[0009]所述負載型Au-Pd/mpg-C3N4納米催化劑是通過以下步驟予以制備的:
[0010](I)將一定摩爾量的金鹽、鈀鹽和去離子水配置于容器中，充分攪拌后再將Hipg-C3N4加到上述混合溶液中，使得其中金與鈀的摩爾比為1:0.1?30，金與Iiipg-C3Nz^摩爾比為1:0.1?20 ;
[0011 ] (2)將上述混合溶液置于0°C的水浴中，用0.lmol/L?0.4mol/L的硼氫化鈉逐滴滴加，并攪拌一段時間；
[0012](3)將步驟⑵的溶液過濾后干燥，即得到負載型Au-PdAipg-C3N4納米催化劑。
[0013]進一步的，所述負載型Au-Pd/mpg-C3N4納米催化劑的制備步驟⑴中:金與鈀的摩爾比為1:0.5?8，金與Hipg-C3N4的摩爾比為1:0.5?10。
[0014]進一步的，所述負載型Au-Pd/mpg-C3N4納米催化劑的制備步驟(3)中的干燥在烘箱中進行，干燥溫度為80?120 °C，干燥時間為12?24h。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0016]本發明采用浸漬還原法，催化劑制備使用HAuCljP K 2PdCl4為前驅體，制備負載型Au-PdAipg-C3N4納米催化劑，該催化劑具有較高的活性和選擇性。使用該催化劑進行甲酸脫氫反應，其選擇性高達100%以上，催化活性為120h 1以上。
【具體實施方式】
[0017]下面通過實施例對本發明做進一步詳細說明。但是所述實例不構成對本發明的限制。
[0018]實施例1
[0019]制備催化劑過程
[0020]將0.02mmol HAuCljP 0.0lmmol K2PdCl4 于溶于 1mL 蒸飽水，在 0°C 冰浴中攬摔一段時間，再將0.0lmmol Hipg-C3N4加入到上述溶液中，充分攪拌后，滴加0.lmol/L硼氫化鈉溶液還原lh，過濾80°C的干燥箱中干燥24h，催化劑記為Au-Pda5/0.5mpg_C3N4，密閉保存。
[0021]脫氫反應過程
[0022]將50mg上述催化劑裝至管式反應器中，再將管式反應器置于油浴中控制反應溫度為40°C，向其中滴加摩爾比為1:1的甲酸鈉和甲酸混合液2ml，收集反應氣體，反應后測得氫氣的選擇性為100%，活性為125h 1O
[0023]實施例2
[0024]制備催化劑過程
[0025]將0.02mmo1 HAuCljP 0.1 Bmmol K 2PdCl4 于溶于 10mT,蒸飽水，在 0°C 冰浴中攬摔一段時間，再將0.2mmol Hipg-C3N4加入到上述溶液中，充分攪拌后，滴加0.4mol/L硼氫化鈉溶液還原lh，過濾120°C的干燥箱中干燥12h，催化劑記為Au-Pds/10mpg-C3N4，密閉保存。
[0026]脫氫反應過程
[0027]將50mg上述催化劑裝至管式反應器中，再將管式反應器置于油浴中控制反應溫度為80°C，向其中滴加摩爾比為1:6的甲酸鈉和甲酸混合液2ml，收集反應氣體，反應后測得氫氣的選擇性為100%，活性為155h 1O
[0028]實施例3
[0029]制備催化劑過程
[0030]將0.02mmo1 HAuCljP 0.1 Bmmol K 2PdCl4 于溶于 10mT,蒸飽水，在 0°C 冰浴中攬摔一段時間，再將0.2mmol Hipg-C3N4加入到上述溶液中，充分攪拌后，滴加0.4mol/L硼氫化鈉溶液還原lh，過濾90°C的干燥箱中干燥12h，催化劑記為Au-Pds/10mpg-C3N4，密閉保存。
[0031]脫氫反應過程
[0032]將50mg上述催化劑裝至管式反應器中，再將管式反應器置于油浴中控制反應溫度為80°C，向其中滴加摩爾比為1:6的甲酸鈉和甲酸混合液2ml，收集反應氣體，反應后測得氫氣的選擇性為100%，活性為155h 1O
[0033]實施例4
[0034]制備催化劑過程
[0035]將0.02mmol HAuCljP 0.1mmol K2PdCl4 于溶于 1mL 蒸飽水，在 0°C 冰浴中攬摔一段時間，再將0.1mmol Hipg-C3N4加入到上述溶液中，充分攪拌后，滴加0.3mol/L硼氫化鈉溶液還原lh，過濾120°C的干燥箱中干燥12h，催化劑記為Au-Pd5/5mpg-C3N4，密閉保存。
[0036]脫氫反應過程
[0037]將50mg上述催化劑裝至管式反應器中，再將管式反應器置于油浴中控制反應溫度為60°C，向其中滴加摩爾比為1:3的甲酸鈉和甲酸混合液2ml，收集反應氣體，反應后測得氫氣的選擇性為100%，活性為165h 1O
[0038]實施例5
[0039]制備催化劑過程
[0040]將0.02mmol HAuCljP 0.12mmol K 2PdCl4 于溶于 1mL 蒸餾水，在 0°C 冰浴中攪拌一段時間，再將0.16mmol Hipg-C3N4加入到上述溶液中，充分攪拌后，滴加0.2mol/L硼氫化鈉溶液還原lh，過濾100°C的干燥箱中干燥24h，催化劑記為Au-Pd6/8mpg-C3N4，密閉保存。[0041 ] 脫氫反應過程
[0042]將50mg上述催化劑裝至管式反應器中，再將管式反應器置于油浴中控制反應溫度為80°C，向其中滴加摩爾比為1:5的甲酸鈉和甲酸混合液2ml，收集反應氣體，反應后測得氫氣的選擇性為100%，活性為150h 1O
[0043]實施例6
[0044]制備催化劑過程
[0045]將0.02mmo1 HAuCljP 0.08mmol K 2PdCl4 于溶于 10mT,蒸飽水，在 0°C 冰浴中攬摔一段時間，再將0.2mmol Hipg-C3N4加入到上述溶液中，充分攪拌后，滴加0.4mol/L硼氫化鈉溶液還原lh，過濾80°C的干燥箱中干燥12h，催化劑記為Au-Pd4/10mpg-C3N4，密閉保存。
[0046]脫氫反應過程
[0047]將50mg上述催化劑裝至管式反應器中，再將管式反應器置于油浴中控制反應溫度為60°C，向其中滴加摩爾比為1:6的甲酸鈉和甲酸混合液2ml，收集反應氣體，反應后測得氫氣的選擇性為100%，活性為160h 1O
[0048]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的【具體實施方式】僅限于此，對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演和替換，都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定專利的保護范圍。
【主權項】
1.一種用負載型Au-PdAipg-C3N4納米催化劑催化甲酸脫氫的方法，其特征在于，將制備好的負載型Au-PdAipg-C3N4納米催化劑置于反應器中，將反應器置于油浴中升至40?80°C，接著將摩爾比為1:1?6的甲酸鈉和甲酸混合液加入反應器中進行反應，得到產物氫氣; 所述負載型Au-Pd/mpg-C3N4納米催化劑包括Au、Pd、mpg_C 3N4，其中:Au與Pd的摩爾比為1:0.I?30 ；Au與Hipg-C3N4的摩爾比為1:0.1?20 ；Au來源于氯金酸，Pd來源于氯鈀酸鉀； 所述負載型Au-Pd/mpg-C3N4納米催化劑是通過以下步驟予以制備的: (1)按照上述催化劑組分配比，將一定摩爾量的金鹽、鈀鹽和去離子水配置于容器中，充分攪拌后再將Hipg-C3N4加到上述混合溶液中； (2)將上述混合溶液置于0°C的水浴中，用0.lmol/L?0.4mol/L的硼氫化鈉逐滴滴加，并攪拌一段時間； (3)將步驟(2)的溶液過濾后干燥，即得到負載型Au-PdAipg-C3N4納米催化劑。2.如權利要求1所述的用負載型Au-PdAipg-C3N4納米催化劑催化甲酸脫氫的方法，其特征在于，所述負載型Au-Pd/mpg-C3N4納米催化劑的制備步驟(I)中:金與鈀的摩爾比為1:0.5?8，金與mpg-C3N4的摩爾比為1:0.5?10。3.如權利要求1所述的用負載型Au-PdAipg-C3N4納米催化劑催化甲酸脫氫的方法，其特征在于，所述負載型Au-Pd/mpg-C3N4納米催化劑的制備步驟(3)中的干燥在烘箱中進行，干燥溫度為80?120°C，干燥時間為12?24h。
【專利摘要】本發明公開了一種負載型Au-Pd/mpg-C3N4納米催化劑催化甲酸脫氫的方法，屬于化學化工技術領域。本發明將制備好的負載型Au-Pd/mpg-C3N4納米催化劑置于反應器中，將反應器置于油浴中升至一定溫度，接著將甲酸和甲酸鈉混合液加入反應器中進行反應，生成的氫氣采用排水法收集。所述Au-Pd/mpg-C3N4納米催化劑是采用Au、Pd和去離子水按照一定摩爾比配置，將載體mpg-C3N4加入上述溶液中，向混合液中添加還原劑，經過濾、干燥后制得。與傳統的負載型催化劑不同的是：根據本發明，調節催化劑中金屬金、鈀的含量及mpg-C3N4含量就可以制得用于甲酸脫氫制氫氣的高活性、高選擇性負載型Au-Pd/mpg-C3N4納米催化劑。
【IPC分類】C01B3/22, B01J27/24
【公開號】CN105197886
【申請號】CN201510680435
【發明人】萬超, 許立信, 李 杰, 章健, 洪兵, 鄭明東, 崔平
【申請人】安徽工業大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月16日