CN115888740A - 一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂及其制备方法，该催化剂的化学表达式是X/CeO2(X＝Fe,Co和Ni)。催化剂以硝酸铈、丙三醇、硝酸铁、硝酸钴和氯化镍为制备原料。本发明方法所用原料廉价易得、实验条件温和，制备工艺简单，绿色环保，具有良好的科学意义和重要的应用前景。本发明方法制得的球形铁基金属催化剂呈现均匀的纳米球型结构。催化剂在700℃可有效催化氨气完全分解，同时表现出100％的氢气选择性，反应过程中没有其它杂质气体生成而造成二次污染。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料制备与催化应用领域，具体涉及一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂及其制备方法。
背景技术
全球变暖和化石燃料的消耗带来了严重的环境问题，但对能源转换和存储的需求正在不断增加。氢能被普遍认为是最有前途的储能载体之一，广泛应用于各个工业领域。由于H2具有高度易燃、易爆、低压缩等特点，在储存和运输方面仍存在许多现实困难，这极大地限制了其广泛应用。氨(NH3)被认为是一种可行的氢气储存介质，因为它具有如下特性:(i)NH3具有较高的重量，储氢量达到17.8wt％，较高的体积密度，液相中其体积分数达到121kgH2/m3和较高的能量密度(3kWh/kg)；(ii)通过氨气裂解制氢，其分解过程是无碳的；(iii)NH3液化发生在较温和的条件下，便于存储和运输。因此，NH3在氢经济中常被用作高含量的储氢介质，已经受到越来越多的关注。氨分解反应方程式如下所示：
2NH3→N2+3H2ΔH＝46.22kJ/mol
理论上氨分解反应的平衡转化率在400℃就可实现98％以上的转化，但实际反应中，仍需高达1000℃以上的高温才可实现氨气的完全分解。使用催化剂可降低氨气分解的反应温度，提高氨气分解的转化效率，但对于大部分催化剂来说其分解温度仍高达750℃。目前，高效率、低成本的分解制氢技术的研究核心主要在于低廉、高效、高稳定性的金属催化剂的设计和构建。对于氨分解制氢催化剂的研究主要集中在钌基(Ru)和过渡态金属基(Fe，Co，Ni等)氧化物等。 Ru基催化剂凭借其低温高活性，高热稳定性等优势和特点，成为储氢材料氨分解制氢中应用最多的催化剂。但是，钌基催化剂储量少，价格贵，极大地限制了其推广和应用。同贵金属钌基相比，开发价格低廉的过渡金属基催化剂高效催化氨气分解的研究势在必行。
铁基金属催化剂的缺点是催化活性低，反应速率慢，为了达到氨分解制氢工艺工业化的应用要求，铁基催化剂中铁的负载量高达15-20％，且必须在高温下进行，这对催化剂的高温稳定性提出了较高要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂及其制备方法，以期为进一步开发，低温，低压和高活性的氨分解催化剂提供合理的理论指导。
本发明采用如下技术方案实现：
一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1)在60mL超纯水中按比例为(0.3-1):(20-80)mL依次加入Ce(NO3)3·6H2O、和丙三醇，进行磁力搅拌后，转移至高压反应釜中反应，最后冷却至室温，得到淡紫色的CeO2球形纳米材料；
2)离心收集步骤1)得到的淡紫色的CeO2球形纳米材料，清洗，干燥，得到CeO2球形纳米材料；
3)将步骤2)得到的CeO2球形纳米材料充分研磨，把研磨后的粉末固体置于超纯水中混合溶解，加入1-3g Fe(NO3)3·9H2O，负载量为CeO2球形载体的5- 10％，得到混合溶液；
4)持续搅拌状态下，向步骤3)得到的混合溶液中逐滴加入NaHCO3水溶液，控制pH值为8-10，冷却至室温后，得到沉淀物混合液；
5)将步骤4)得到的沉淀物混合液过滤，洗涤、干燥，400-650℃高温煅烧后，得到催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂。
本发明进一步的改进在于，步骤1)中，置于高压反应釜后，170-190℃反应24h。
本发明进一步的改进在于，步骤2)中，所得产物是淡紫色，以确保CeO2载体的球形形貌。
本发明进一步的改进在于，步骤2)中，淡紫色产物在80℃至少干燥24h。
本发明进一步的改进在于，步骤3)中，CeO2球形载体纳米材料研磨至50- 100目。
本发明进一步的改进在于，步骤3)中，加入Fe(NO3)3·9H2O时，其Fe:Ce 的摩尔比是1:10-20。
本发明进一步的改进在于，步骤4)中，NaHCO3水溶液的浓度是3-8mol/L。
本发明进一步的改进在于，步骤5)中，洗涤沉淀物时，采用超纯水和无水乙醇依次洗涤5次以达到去除催化剂表面杂质的目的。
本发明进一步的改进在于，步骤5)中，在80℃干燥沉淀产物时，对洗涤后的沉淀产物干燥至少24h。
所述的制备方法制备得到的是催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂及其制备方法，可选择性的负载并沉积铁系金属(Fe，Co和Ni等)。在50℃水浴加热过程中，制备的Fe/CeO2，Co/CeO2和Ni/CeO2均可催化氨气分解制氢，其中Fe/CeO2在650℃可实现NH3的完全分解，而Co/CeO2和Ni/CeO2的催化活性均小于Fe/CeO2。同时，整个反应过程，产物只检测到N2和H2，并无其它杂质生成，H2的选择性可达到100％。
本发明提供的一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂及其制备方法，该方法采用高温水热法和沉积沉淀法。此方法可有效把Ce4+还原为Ce3+，同时可将铁基金属(Fe、Co和Ni)均匀负载到CeO2的载体表面，提升了催化剂的反应活性和铁系金属的分散状态。本发明方法简单易行，制备条件温和，原料廉价易得，制备过程无有毒反应原料，是一种环境友好型绿色合成催化剂。
附图说明
图1为本发明制备的球形铁基金属催化剂X/CeO2(X＝Fe,Co和Ni)的XRD 图谱；
图2为本发明制备的球形铁基金属催化剂X/CeO2(X＝Fe,Co和Ni)的孔体积分布曲线图谱；
图3中(a)-(c)为本发明制备的球形铁基金属催化剂X/CeO2(X＝Fe,Co 和Ni)的透射电镜照片；
图4为本发明制备的球形铁基金属催化剂X/CeO2(X＝Fe,Co和Ni)的H2- TPR图谱；
图5为本发明制备的球形铁基金属催化剂X/CeO2(X＝Fe,Co和Ni)的催化氨气产氢的图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，本发明包括但不限于下面的实施例。
本发明提供的一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.3mol Ce(NO3)3·6H2O和60mL丙三醇溶于60mL超纯水中搅拌配成混合溶液，磁力搅拌10min；(2)将步骤(1)得到的混合溶液转移至高压反应釜中密封，170℃反应24h；冷却至室温；(3)将步骤(2)得到的淡紫色沉淀产物用超纯水洗涤3次，并在干燥箱中80℃烘干过夜；(4)将步骤(3) 得到的产物用玛瑙研钵研磨至70目，置于超纯水中混合溶解，加入适量 Fe(NO3)3·9H2O；(5)持续搅拌状态下，向步骤(4)得到的混合溶液中缓慢加入NaHCO3溶液，控制溶液pH值为10；(6)将步骤(5)得到的沉淀物混合液过滤，然后用超纯水和无水乙醇过滤、洗涤、干燥、500℃高温煅烧后，得到的材料即为一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂。
实施例一：
(1)称取0.5mol Ce(NO3)3·6H2O和80mL丙三醇溶于60mL超纯水中，之后搅拌至完全溶解，磁力搅拌30min；将混合溶液转移至高压反应釜中密封， 190℃反应24h，冷却至室温后，用超纯水洗涤3次，并在干燥箱中80℃烘干备用。
(2)将步骤(1)得到的淡紫色产物用玛瑙研钵研磨至80目，置于超纯水中混合溶解，加入适量Fe(NO3)3·9H2O，之后向混合溶液中缓慢加入5mol/L NaHCO3溶液，控制溶液pH值为11。
(3)冷却至室温后，将步骤(2)得到的溶液用真空泵抽滤，然后过滤、洗涤、干燥、700℃高温煅烧降至室温后取出，得到的样品即为催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂，简称为Fe/CeO2。图1为制备铁基金属催化剂样品的XRD 图谱，从图中可以看出，Fe/CeO2的XRD衍射图谱主要显示CeO2的立方萤石晶相，在35.6°，49.4°和53.9°分别显示出了Fe2O3的(110)，(024)和(116)晶面，这表明铁基元素均匀分布到了CeO2载体的表面，成功制备得到了铁基金属催化剂Fe/CeO2。
实施例二：
(1)称取0.7mol Ce(NO3)3·6H2O和25mL丙三醇溶于60mL超纯水中，之后搅拌至完全溶解；将混合溶液转移至高压反应釜中密封，183℃反应24h；冷却到室温后，用超纯水洗涤3次，并在干燥箱中70℃烘干备用。
(2)将步骤(1)得到的产物用玛瑙研钵研磨至80目，置于超纯水中混合溶解，加入适量Co(NO3)2·6H2O，其中，Ce和Co的摩尔比是15:1，之后向混合溶液中缓慢加入5mol/LNaHCO3溶液，控制溶液pH值为9.5。
(3)静置至室温后，将步骤(2)得到的溶液用真空泵抽滤，然后过滤、洗涤、干燥、650℃高温煅烧降至室温后取出，得到的样品即为催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂，简称为Co/CeO2。图1为制备铁基金属催化剂样品的XRD 图谱，从图中可以看出，Co/CeO2的XRD衍射图谱主要显示CeO2的立方萤石晶相，而在36.9°，59.3°和65.2°分别显示出了Co3O4的(311)，(511)和(440) 晶面，这表明钴基元素均匀分布到了CeO2载体的表面，成功制备得到了铁基金属催化剂Co/CeO2。图2为制备铁基金属催化剂样品的孔体积分布图谱，从图中可以看出，制备得到的铁基金属催化剂的微孔(<2nm)，介孔(2<Vp<50nm) 和大孔(>50nm)均匀分布。
实施例三：
(1)称取0.4mol Ce(NO3)3·6H2O和30mL丙三醇溶于60mL超纯水中，之后搅拌至完全溶解；将混合溶液转移至高压反应釜中密封，175℃反应24h，最后冷却至室温。用超纯水洗涤3次，并在干燥箱中70℃烘干备用，得到淡紫色的CeO2球形纳米材料。
(2)将步骤(1)得到的产物用玛瑙研钵研磨至80目，置于超纯水中混合溶解，加入适量NiCl2·6H2O，其中，Ce和Ni的摩尔比是10:1，之后向混合溶液中缓慢加入7mol/LNaHCO3溶液，控制溶液pH值为9.5。
(3)静置至室温后，将步骤(2)得到的溶液用真空泵抽滤，然后过滤、洗涤、干燥、500℃高温煅烧降至室温后取出，得到的样品即为催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂，简称为Ni/CeO2。图1为制备铁基金属催化剂样品的XRD 图谱，Ni/CeO2的XRD衍射图谱主要显示CeO2的立方萤石晶相，而在37.3°， 43.4°和62.9°分别显示出了NiO的(001)，(200)和(111)晶面，这表明镍元素均匀分布到了CeO2载体的表面，成功制备得到了铁基金属催化剂Ni/CeO2。图3为制备铁基金属催化剂样品的透射电镜照片，从图中可以看出，制备得到的铁基金属催化剂Fe/CeO2，Co/CeO2和Ni/CeO2均显示球形形貌。
实施例四：
分别取上述实施例一、二和三制得的球形铁基金属催化剂Fe/CeO2，Co/CeO2和Ni/CeO2各0.05g填充于石英管中(ID＝6mm)。首先，在550℃下，使用 N2对催化剂预处理30min，之后冷却至室温，切换为相同流速的5％ H2/N2混合气，使用TCD检测器，待基线平稳后，以10℃/min的升温速率升至900℃。图4为制备铁基金属催化剂样品的H2-TPR图谱，从图中可以看出，制备得到的铁基金属催化剂均显示出氢气还原峰，其中Fe/CeO2的氢气还原峰最大，在350℃和487℃处都有H2的还原，表现出较好的氧化还原性能。
实施例五：
分别取上述实施例一、二和三制得的球形铁基金属催化剂Fe/CeO2，Co/CeO2和Ni/CeO2用于催化氨气制氢反应。反应在固定床反应器上进行。将0.5g催化剂置于石英管中，以300mL/min的流速通入5％NH3/Ar的气体。通过管式加热炉对催化剂进行升温，使用气相色谱和傅里叶红外光谱检测气体组分，制备得到的球形铁基金属催化剂的氢气选择性达到100％，没有其它杂质气体生成。图5 是制备铁基金属催化剂的氨制氢图谱，Fe/CeO2催化剂的催化活性最好，在700℃实现了NH3的完全分解，其反应速率大于Co/CeO2和Ni/CeO2。这与Fe-N键之间适中的键能，CeO2纳米球较大的比表面积以及铁基金属和载体之间的协同促进作用相关。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在60mL超纯水中按比例为(0.3-1):(20-80)mL依次加入Ce(NO3)3·6H2O、和丙三醇，进行磁力搅拌后，转移至高压反应釜中反应，最后冷却至室温，得到淡紫色的CeO2球形纳米材料；
2)离心收集步骤1)得到的淡紫色的CeO2球形纳米材料，清洗，干燥，得到CeO2球形纳米材料；
3)将步骤2)得到的CeO2球形纳米材料充分研磨，把研磨后的粉末固体置于超纯水中混合溶解，加入1-3g Fe(NO3)3·9H2O，负载量为CeO2球形载体的5-10％，得到混合溶液；
4)持续搅拌状态下，向步骤3)得到的混合溶液中逐滴加入NaHCO3水溶液，控制pH值为8-10，冷却至室温后，得到沉淀物混合液；
5)将步骤4)得到的沉淀物混合液过滤，洗涤、干燥，400-650℃高温煅烧后，得到催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，置于高压反应釜后，170-190℃反应24h。
3.根据权利要求1所述的一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所得产物是淡紫色，以确保CeO2载体的球形形貌。
4.根据权利要求3所述的一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，淡紫色产物在80℃至少干燥24h。
5.根据权利要求1所述的一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中，CeO2球形载体纳米材料研磨至50-100目。
6.根据权利要求1所述的一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中，加入Fe(NO3)3·9H2O时，Fe:Ce的摩尔比是1:10-20。
7.根据权利要求1所述的一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4)中，NaHCO3水溶液的浓度是3-8mol/L。
8.根据权利要求1所述的一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤5)中，洗涤沉淀物时，采用超纯水和无水乙醇依次洗涤5次以达到去除催化剂表面杂质的目的。
9.根据权利要求1所述的一种催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤5)中，在80℃干燥沉淀产物时，对洗涤后的沉淀产物干燥至少24h。
10.权利要求1至9中任一项所述的制备方法制备得到的是催化氨气产氢的球形铁基金属催化剂。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111111675A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-08 | 昆明理工大学 | 一种Ni-CeO2催化剂的制备方法 |
| CN113070062A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-06 | 西安交通大学 | 一种催化甲酸产氢的铈基纳米球型催化剂及其制备方法 |
| CN113509929A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-10-19 | 西安交通大学 | 一种催化甲酸析氢的多孔钯基纳米球型催化剂及其制备方法 |
| CN113764208A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-07 | 安阳师范学院 | 核壳结构的球形四氧化三铁-二氧化铈复合电极材料及其制备方法 |
| WO2022055225A1 (ko) * | 2020-09-11 | 2022-03-17 | 한국화학연구원 | 암모니아 분해 반응용 촉매 및 이를 이용한 수소 생산방법 |
| CN114261983A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-01 | 杭州电子科技大学 | 一种层状扁球形结构氧化铈材料及其制备方法和应用 |
-
2022
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111111675A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-08 | 昆明理工大学 | 一种Ni-CeO2催化剂的制备方法 |
| WO2022055225A1 (ko) * | 2020-09-11 | 2022-03-17 | 한국화학연구원 | 암모니아 분해 반응용 촉매 및 이를 이용한 수소 생산방법 |
| CN113070062A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-06 | 西安交通大学 | 一种催化甲酸产氢的铈基纳米球型催化剂及其制备方法 |
| CN113509929A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-10-19 | 西安交通大学 | 一种催化甲酸析氢的多孔钯基纳米球型催化剂及其制备方法 |
| CN113764208A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-07 | 安阳师范学院 | 核壳结构的球形四氧化三铁-二氧化铈复合电极材料及其制备方法 |
| CN114261983A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-01 | 杭州电子科技大学 | 一种层状扁球形结构氧化铈材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| 《可控气氛热处理》编写组: "《可控气氛热处理-应用与设计 上》", 30 June 1982, 机械工业出版社, pages: 114 * |
| CHONGQI CHEN 等: "Hydrogen production from ammonia decomposition over Ni/CeO2 catalyst: Effect of CeO2 morphology", 《JOURNAL OF RARE EARTHS》, vol. 41, no. 7, 11 May 2022 (2022-05-11), pages 1014 - 1021 * |
| GAO YIBO 等: "Plasma-assisted low temperature ammonia decomposition on 3d transition metal (Fe, Co and Ni) doped CeO2 catalysts: Synergetic effect of morphology and co-doping", 《FUEL PROCESSING TECHNOLOGY》, vol. 244, 6 March 2023 (2023-03-06), pages 1 - 13 * |
| YIBO GAO 等: "Pd nanoparticles supported on CeO2 nanospheres as efficient catalysts for dehydrogenation from additive-free formic acid at low temperature", 《FUEL》, vol. 302, no. 3, 15 October 2021 (2021-10-15), pages 1 - 11 * |
| 冯雅楠: "形貌和粒径对纳米CeO2吸附和光催化性能的影响", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, no. 8, 15 August 2019 (2019-08-15), pages 23 * |
| 高一博 等: "等离子体辅助铈基催化剂催化氨制氢的性能研究", 《石油学报(石油加工)》, vol. 39, no. 5, 2 June 2023 (2023-06-02), pages 1173 - 1183 * |
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