CN105217568A - 一种负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法 - Google Patents

一种负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法，属于化学化工技术领域。本发明将制备好的负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂置于反应器中，将反应器置于油浴中升至一定温度，接着将甲酸和甲酸钠混合液加入反应器中进行反应，生成的氢气采用排水法收集。所述负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂采用Ag、Pd按照一定摩尔比配成溶液，将载体C3N4加入上述溶液中，向混合液中添加还原剂，经过滤、干燥后制得。与传统的负载型催化剂不同的是：根据本发明，调节催化剂中金属银、钯的含量及C3N4含量就可以制得用于甲酸脱氢制氢气的高活性、高选择性负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂。

Description

一种负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法
技术领域
本发明属于化学化工技术领域，具体涉及一种用负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法。
背景技术
随着当前能源危机及环境问题日益严重，寻找替代传统化石能源的新能源迫在眉睫，氢能被认为是21世纪推进能源革命的新能源，其具有来源广泛、清洁、能量密度大等优点，尤其是当前大规模制氢技术已发展为较为成熟，这为氢能广泛应用提供了基础。
氢气通常为气体，且密度较低，这就决定其存储运输较为困难，当前，工业大规模使用的通常是高压压缩储氢，这对储氢材料的材质有较高要求，储氢量有限，且氢气有泄漏的危险。因而，寻求新的高效储氢方法是实现氢气大规模使用的关键。
甲酸储氢是近年来研究的热点，其具有储氢量大，运输安全，使用方便等优点。对于其大规模应用的关键在于开发出高效的脱氢催化剂。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法，该负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂具有良好的催化活性和选择性。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下。
将制备好的负载型Ag-Pd/C3N4置于反应器中，将反应器置于油浴中升至40～100℃，接着将摩尔比为1:1～5的甲酸钠和甲酸混合液加入反应器中进行反应，得到产物氢气。
所述负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂包括Ag、Pd、C3N4，其中银与钯的摩尔比为1：0.01～20，银与C3N4的摩尔比为1:0.1～10；所述银来源于硝酸银，钯来源于氯化亚钯。
所述负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂的制备包括如下步骤：
(1)将一定摩尔量的银盐、钯盐和去离子水配置于容器中，充分搅拌后再将C3N4加到上述混合溶液中，使得其中银与钯的摩尔比为1：0.01～20，银与C3N4的摩尔比为1:0.1～10；
(2)将上述混合溶液置于0℃的水浴中，用0.1mol/L～0.5mol/L的硼氢化钠逐滴滴加，并搅拌一段时间；
(3)将步骤(2)的溶液过滤后干燥，即得到负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂。
进一步的，所述负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂的制备步骤(1)中：银与钯的摩尔比优选为1：0.1～10，银与C3N4的摩尔比优选为1:0.5～5。
进一步的，所述负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂的制备步骤(3)中的干燥在烘箱中进行，干燥温度为60～150℃，干燥时间为12～24h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用浸渍还原法，催化剂制备使用AgNO3和K2PdCl4为前驱体，制备负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂，该催化剂具有较高的活性和选择性。使用该催化剂进行甲酸脱氢反应，其选择性高达100％以上，催化活性为100h-1以上。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。但是所述实例不构成对本发明的限制。
实施例1
制备催化剂过程
将0.02mmolAgNO3和0.002mmolK2PdCl4于溶于10mL蒸馏水，在0℃冰浴中搅拌一段时间，再将0.01mmolC3N4加入到上述溶液中，充分搅拌后，滴加0.1mol/L硼氢化钠溶液还原1h，过滤60℃的干燥箱中干燥24h，催化剂记为Ag-Pd0.1/0.5C3N4，密闭保存。
脱氢反应过程
将50mg上述催化剂装至反应器中，再将反应器置于油浴中控制反应温度为40℃，向其中滴加摩尔比为1:1的甲酸钠和甲酸混合液2ml，收集反应气体，反应后测得氢气的选择性为100％，活性为105h-1。
实施例2
制备催化剂过程
将0.02mmolAgNO3和0.2mmolK2PdCl4于溶于10mL蒸馏水，在0℃冰浴中搅拌一段时间，再将0.1mmolC3N4加入到上述溶液中，充分搅拌后，滴加0.5mol/L硼氢化钠溶液还原1h，过滤150℃的干燥箱中干燥12h，催化剂记为Ag-Pd10/5C3N4，密闭保存。
脱氢反应过程
将50mg上述催化剂装至反应器中，再将反应器置于油浴中控制反应温度为100℃，向其中滴加摩尔比为1:5的甲酸钠和甲酸混合液2ml，收集反应气体，反应后测得氢气的选择性为100％，活性为155h-1。
实施例3
制备催化剂过程
将0.02mmolAgNO3和0.2mmolK2PdCl4于溶于10mL蒸馏水，在0℃冰浴中搅拌一段时间，再将0.1mmolC3N4加入到上述溶液中，充分搅拌后，滴加0.5mol/L硼氢化钠溶液还原1h，过滤60℃的干燥箱中干燥24h，催化剂记为Ag-Pd0.1/0.5C3N4，密闭保存。
脱氢反应过程
将50mg上述催化剂装至管式反应器中，再将管式反应器置于油浴中控制反应温度为60℃，向其中滴加摩尔比为1:1的甲酸钠和甲酸混合液2ml，收集反应气体，反应后测得氢气的选择性为100％，活性为125h-1。
实施例4
制备催化剂过程
将0.06mmolAgNO3和0.3mmolK2PdCl4于溶于10mL蒸馏水，在0℃冰浴中搅拌一段时间，再将0.18mmolC3N4加入到上述溶液中，充分搅拌后，滴加0.4mol/L硼氢化钠溶液还原1h，过滤90℃的干燥箱中干燥18h，催化剂记为Ag-Pd5/3C3N4，密闭保存。
脱氢反应过程
将50mg上述催化剂装至管式反应器中，再将管式反应器置于油浴中控制反应温度为80℃，向其中滴加摩尔比为1:3的甲酸钠和甲酸混合液2ml，收集反应气体，反应后测得氢气的选择性为100％，活性为135h-1。
实施例5
制备催化剂过程
将0.1mmolAgNO3和0.4mmolK2PdCl4于溶于10mL蒸馏水，在0℃冰浴中搅拌一段时间，再将0.2mmolC3N4加入到上述溶液中，充分搅拌后，滴加0.3mol/L硼氢化钠溶液还原1h，过滤60℃的干燥箱中干燥24h，催化剂记为Ag-Pd4/2C3N4，密闭保存。
脱氢反应过程
将50mg上述催化剂装至管式反应器中，再将管式反应器置于油浴中控制反应温度为70℃，向其中滴加摩尔比为1:2的甲酸钠和甲酸混合液2ml，收集反应气体，反应后测得氢气的选择性为100％，活性为130h-1。
实施例6
制备催化剂过程
将0.3mmolAgNO3和2.4mmolK2PdCl4于溶于10mL蒸馏水，在0℃冰浴中搅拌一段时间，再将1.2mmolC3N4加入到上述溶液中，充分搅拌后，滴加0.5mol/L硼氢化钠溶液还原1h，过滤150℃的干燥箱中干燥12h，催化剂记为Ag-Pd8/4C3N4，密闭保存。
脱氢反应过程
将50mg上述催化剂装至管式反应器中，再将管式反应器置于油浴中控制反应温度为60℃，向其中滴加摩尔比为1:2的甲酸钠和甲酸混合液2ml，收集反应气体，反应后测得氢气的选择性为100％，活性为140h-1。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演和替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利的保护范围。

Claims (3)

1.一种负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法,其特征在于，将制备好的负载型Ag-Pd/C3N4置于反应器中，将反应器置于油浴中升至40～100℃，接着将摩尔比为1:1～5的甲酸钠和甲酸混合液加入反应器中进行反应，得到产物氢气；
所述负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂包括Ag、Pd、C3N4，其中银与钯的摩尔比为1：0.01～20，银与C3N4的摩尔比为1:0.1～10；所述银来源于硝酸银，钯来源于氯化亚钯；
所述负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂的制备包括如下步骤：
(1)按照上述催化剂组分配比，将一定摩尔量的银盐、钯盐和去离子水配置于容器中，充分搅拌后再将C3N4加到上述混合溶液中；
(2)将上述混合溶液置于0℃的水浴中，用0.1mol/L～0.5mol/L的硼氢化钠逐滴滴加，并搅拌一段时间；
(3)将步骤(2)的溶液过滤后干燥，即得到负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂。
2.如权利要求1所述的负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法,其特征在于，所述负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂的制备步骤(1)中：银与钯的摩尔比优选为1：0.1～10，银与C3N4的摩尔比优选为1:0.5～5。
3.如权利要求1所述的负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法,其特征在于，所述负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂的制备步骤(3)中的干燥在烘箱中进行，干燥温度为60～150℃，干燥时间为12～24h。
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