CN104028273A - 一种硼氢化物水解制氢用镍基催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硼氢化物水解制氢用镍基催化剂的制备方法。本发明属于氢气制备技术领域，其特点是：以镍钙、镍镧、镍铈、镍锶为起始原料，镍合金中镍的摩尔百分数为40～90％；采用机械球磨混合镍合金和铝，镍合金与铝的摩尔比为0.1～10；经水热合成、烧结制备镍基催化剂。该催化剂呈现催化剂活性高、机械强度高等特点，可广泛应用于便携式制氢领域。
Description
技术领域
本发明属于便携式制氢技术领域，具体涉及一种高效硼氢化物水解制氢用的镍基催化剂制备方法。
背景技术
硼氢化物如硼氢化钠、硼氢化锂等具有水解产氢量高、水解条件温和、反应可控等优点，是便携式燃料电池的理想氢源。硼氢化物水解反应的化学方程式如下：
MBH4+4H2O→MBO2+4H2
M：Li，Na，K.
纯硼氢化物存在水解不完全，水解动力学差或氢气产率低的缺点；当加入一定质量的催化剂，硼氢化物水解性能得到改善。Ni/Al2O3复合物是催化硼氢化物水解的常见催化剂。至今为止，大量文献和专利致力于纳米镍合成、掺杂元素如硼、磷、钴、铁等以及高比表面积载体Al2O3改善催化剂活性，并取得显著的成绩，但对Ni/Al2O3催化剂在实际应用中的稳定性研究较少。尤其是硼氢化物水解产物呈碱性，易溶解载体Al2O3而降低催化剂活性.因此，选择高强度的催化剂载体和优化催化剂制备方法提高催化剂的活性是近年Ni/Al2O3催化剂研究的重点发展方向。
发明内容
本发明目的在于提供一种制备工艺简单、操作简便和活性高的硼氢化物水解制氢用镍基催化剂制备方法，克服现有制备技术的缺陷。本发明以镍合金镍钙、镍镧、镍铈、镍锶为前驱体；按一定比例与铝混合，经球磨、水解和烧结制备高活性的镍基催化剂.
本发明是通过以下技术方案实现的：一种硼氢化物水解制氢用镍基催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)、称量一定质量的金属镍与钙、镧、铈、锶的一种，采用熔炼法制备镍钙、镍镧、镍铈、镍锶合金中的一种；经敲碎、碾磨获得粉末颗粒；
2)、将步骤(1)的产物在50～300℃、高压氢气气氛放置3～10h；
3)、将步骤(2)的产物与一定量的铝混合，在氩气保护下，球磨2～20h；
4)、将步骤(3)的球磨产物，投入硼氢化钾有机物水溶液，匀速搅拌，在50～200℃恒温5～40h；
5)、将步骤(4)得到的产物，离心分离，用去离子水洗涤后真空干燥，真空干燥温度为60-100℃，干燥时间为2～5h；然后在空气中，100～500℃恒温2～10h，制得镍基催化剂；
所述的镍合金中镍的摩尔百分数为40～90％；
所述的镍合金与铝的摩尔比为0.1～10.
本发明提供的用于硼氢化物水解制氢的催化剂的制备方法，与其它催化剂制备方法相比，具有如下优点：
1)本发明工艺简单、易维护、操作方便，有利于工业化生产；
2)催化剂具有机械强度大、反应活性高等优点；
3)本发明的镍基催化剂制备工艺环保，催化剂成本低廉；
4)本发明的催化剂制备工艺在便携式制氢领域具有广阔的应用前景；
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例，并配合实例详细说明如下：
实施例1
一种硼氢化物水解制氢用镍基催化剂的制备方法，成分设计如下：
体系1：NiLa，1mol；Al，1mol；
体系2：NiCa，1mol；Al，1mol；
体系3：NiCe，1mol；Al，1mol；
体系4：NiSr，1mol；Al，1mol；
其具体步骤为：1)、称量1mol的金属镍与1mol钙、镧、铈或锶，采用熔炼法制备镍钙、 镍镧、镍铈、镍锶合金；经敲碎、碾磨获得粉末颗粒；2)、将步骤(1)的产物在50～300℃、高压氢气气氛放置10h；3)、将步骤(2)的产物与1mol铝混合，在氩气保护下，球磨10h；4)、将步骤(3)的球磨产物，投入硼氢化钾葡萄糖水溶液，匀速搅拌，在170℃恒温20h；5)、将步骤(4)得到的产物，离心分离，用去离子水洗涤后真空干燥，真空干燥温度为100℃，干燥时间为2h；然后在空气中，500℃恒温5h，制得镍基催化剂；
催化剂的活性测试：水解温度30℃，催化剂量0.3g，5wt％硼氢化物溶液.催化剂显示很好的催化活性，见表1.
实施例2
一种硼氢化物水解制氢用镍基催化剂的制备方法，成分设计如下：
体系5：Ni5La，1mol；Al，0.2mol；
体系6：Ni5La，1mol；Al，0.6mol；
体系7：Ni5La，1mol；Al，1mol；
体系8：Ni5La，1mol；Al，2mol；
体系9：Ni5La，1mol；Al，4mol；
体系10：Ni5La，1mol；Al，6mol；
其具体步骤为：1)、称量1mol的金属镍与0.2mol镧，采用熔炼法制备镍镧合金；经敲碎、碾磨获得粉末颗粒；2)、将步骤(1)的产物在250℃、高压氢气气氛放置5h；3)、将步骤(2)的产物与不同摩尔铝混合，在氩气保护下，球磨20h；4)、将步骤(3)的球磨产物，投入硼氢化钾甘露醇水溶液，匀速搅拌，在200℃恒温15h；5)、将步骤(4)得到的产物，离心分离，用去离子水洗涤后真空干燥，真空干燥温度为100℃，干燥时间为5h；然后在空气中，400℃恒温5h，制得镍基催化剂.
催化剂的活性测试：水解温度30℃，催化剂量0.3g，5wt％硼氢化钠水溶液.催化剂显示很好 的催化活性，见表1.
实施例3
一种硼氢化物水解制氢用镍基催化剂的制备方法，成分设计如下：
体系11：Ni，0.6mol；Ca，0.4mol；Al，2mol；
体系12：Ni，0.8mol；Ca，0.4mol；Al，1mol；
体系13：Ni，1mol；Ca，0.4mol；Al，0.6mol；
体系14：Ni，1.6mol；Ca，0.4mol；Al，0.3mol；
具体步骤同实施例1.
催化剂的活性测试：水解温度30℃，催化剂量0.3g，5wt％硼氢化钠水溶液.催化剂显示很好的催化活性，见表1.
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
表一 硼氢化物产氢效率
Claims (3)
1.一种硼氢化物水解制氢用镍基催化剂的制备方法，其特征在于：所述的镍基催化剂以镍合金镍钙、镍镧、镍铈、镍锶中的一种为前驱体；按一定比例与铝混合，经球磨、水解和烧结制备镍基催化剂；包括如下步骤：
1)、称量一定质量的金属镍与钙、镧、铈、锶的一种，采用熔炼法制备镍钙、镍镧、镍铈、镍锶合金中的一种；经敲碎、碾磨获得粉末颗粒；
2)、将步骤(1)的产物在50～300℃、高压氢气气氛放置3～10h；
3)、将步骤(2)的产物与一定量的铝混合，在氩气保护下，球磨2～20h；
4)、将步骤(3)的球磨产物，投入硼氢化钾有机物水溶液，匀速搅拌，在50～200℃恒温5～40h；
5)、将步骤(4)得到的产物，离心分离，用去离子水洗涤后真空干燥，真空干燥温度为60-100℃，干燥时间为2～5h；然后在氩气中，100～500℃恒温2～10h，制得镍基催化剂。
2.根据权利要求1所述的硼氢化物水解制氢用镍基催化剂制备方法，其特征在于：所述的镍合金中镍的摩尔百分数为40～90％。
3.根据权利要求1所述的硼氢化物水解制氢用镍基催化剂制备方法，其特征在于：所述的镍合金与铝的摩尔比为0.1～10。
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Granted publication date: 20160217 Termination date: 20160624 |