一种甲醇水蒸汽重整的Cu载体催化剂及其制备方法与流程

本发明属于催化剂制备，具体涉及一种甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、目前燃料电池已经得到了广泛应用，其中以氢气为燃料气的质子交换膜燃料电池(pemfc)因其能量密度大、无污染成为一种极具潜力的替代电源。因此，氢气的制取与运输储存就成了亟待解决的问题。

2、传统制氢来源主要是利用化石燃料制氢，尽管其具有相对完善的工业体系，在目前的制氢产业占比很大，但化石燃料会导致过量碳排放，进而导致环境恶化，不符合目前的双碳减排目标。甲烷裂解制氢工艺过于复杂，制备过程需要较高的温度；天然气重整制氢目前也有很大应用，但缺点是其需要极高的温度并且二氧化碳的排放过高；电解水制氢虽然没有下游碳排放，但其需要极高的成本，难以大规模应用。而甲醇水蒸汽重整制氢，通过改性催化剂，可以在较低温度下实现较高的转化率。

3、首先甲醇(ch3oh)本身的碳氢比为1:4，与其他碳氢比高的有机物相比，燃烧后具有更高热量，碳排放也更低；同时对于甲醇水蒸气重整反应，一分子甲醇能产生三分子氢气，相比于甲醇直接裂解产氢量大；其次甲醇不具有c-c键，甲醇裂解不需要较高的温度，因而甲醇水蒸气重整可以在一个相对温和的条件下发生；在运输和成本方面，甲醇蒸汽重整的原料为水和甲醇，都为液体，运输成本很低且运输相对安全，是良好的储氢载体，可以用在很多分布式制氢的场合(比如车船等载具)。然而，现有的甲醇水蒸汽重整制氢催化剂稳定性差、含碳副产物选择性高。因此，亟需寻找一种廉价、可大批量生产且性能稳定，容易分离提纯的甲醇水蒸汽重整制氢催化剂。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明的一个方面提供了一种甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂的制备方法，包括：

3、s1：选取前驱体，所述前驱体包括三水硝酸铜、五水硝酸锆和另一种金属硝酸盐；

4、s2：将所述三水硝酸铜、所述五水硝酸锆和所述另一种金属硝酸盐按比例加入醇类溶剂中形成前驱体混合溶液；

5、s3：将有机酸醇溶液逐滴滴加至所述前驱体混合溶液中，形成反应液；

6、s4：将所述反应液进行离心、洗涤和干燥处理，获得干燥后的固体混合物；

7、s5：对所述固体混合物进行煅烧和还原处理，获得所述cu载体催化剂。

8、在本发明的一个实施例中，所述另一种金属硝酸盐包括硝酸铈、硝酸镧或硝酸镓。

9、在本发明的一个实施例中，所述三水硝酸铜、所述五水硝酸锆和所述另一种金属硝酸盐的摩尔比为1：(0.05～0.15):(0.05～0.15)。

10、在本发明的一个实施例中，所述有机酸醇溶液为将有机酸固体颗粒溶解于80-120ml醇类溶剂中形成的0.3-0.8mol/l的有机酸醇溶液。

11、在本发明的一个实施例中，所述s4包括：

12、将所述反应液进行离心处理，以在所述反应液中析出胶体，离心速率为5000-10000rpm，离心时间为5-10分钟；

13、在析出的胶体中加入适量醇类溶剂进行洗涤震荡，静置半小时后继续进行离心处理；

14、重复离心和洗涤处理3-5次，随后在80-100℃无水烘箱中干燥12-24小时，得到干燥后的固体混合物。

15、在本发明的一个实施例中，所述s5包括：

16、将干燥后的固体混合物研磨成粉末，在马弗炉中进行煅烧以将所述粉末中的有机酸盐氧化成氧化物，煅烧温度为350-550℃，煅烧时间为2-4h；

17、将煅烧后的粉末进行氢气还原处理，得到所述cu载体催化剂，所述氢气还原处理的温度为250-450℃，时间为2-4h，还原气氛为氢气和氩气的混合气氛，氢气占5-30％。

18、在本发明的一个实施例中，在所述s5之后还包括：

19、将所得cu载体催化剂进行密封保存。

20、本发明的另一方面还提供了一种甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂，利用上述实施例中任一项所述的制备方法进行制备。

21、在本发明的一个实施例中，所述cu载体催化剂中的载体为氧化铜，占所述cu载体催化剂总重量的70-90wt％。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果有：

23、1、本发明cu载体催化剂的制备方法采用三水硝酸铜、五水硝酸锆和另一种金属硝酸盐作为前驱体进行反应，随后进行金属煅烧及还原后制得甲醇水蒸汽重整催化剂，具有转化率高、氢气生成速率高、含碳副产物低的优点，且制备过程简单，成本较低，加工设备简单，适合大批量生产。

24、2、在本发明的cu载体催化剂的制备方法中，制备cu载体催化剂的原料为三水硝酸铜、五水硝酸锆和另外一种金属硝酸盐，价格便宜，制备成本较低。并且，利用本发明的制备方法制备的cu载体催化剂相比于传统的铜基催化剂具有较高的低温重整活性。

25、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂的制备方法，其特征在于，所述另一种金属硝酸盐包括硝酸铈、硝酸镧或硝酸镓。

3.根据权利要求1所述的甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂的制备方法，其特征在于，所述三水硝酸铜、所述五水硝酸锆和所述另一种金属硝酸盐的摩尔比为1：(0.05～0.15):(0.05～0.15)。

4.根据权利要求1所述的甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂的制备方法，其特征在于，所述有机酸醇溶液为将有机酸固体颗粒溶解于80-120ml醇类溶剂中形成的0.3-0.8mol/l的有机酸醇溶液。

5.根据权利要求1所述的甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂的制备方法，其特征在于，所述s4包括：

6.根据权利要求5所述的甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂的制备方法，其特征在于，所述s5包括：

7.根据权利要求1所述的甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂的制备方法，其特征在于，在所述s5之后还包括：将所得cu载体催化剂进行密封保存。

8.一种甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂，其特征在于，利用权利要求1至7中任一项所述的制备方法进行制备。

9.根据权利要求8所述的甲醇水蒸汽重整的cu载体催化剂，其特征在于，所述cu载体催化剂中的载体为氧化铜，占所述cu载体催化剂总重量的70-90wt％。

技术总结本发明公开了一种甲醇水蒸汽重整的Cu载体催化剂及制备方法，该制备方法包括：选取前驱体，所述前驱体包括三水硝酸铜、五水硝酸锆和另一种金属硝酸盐；将三水硝酸铜、五水硝酸锆和另一种金属硝酸盐按比例加入醇类溶剂中形成前驱体混合溶液；将有机酸醇溶液逐滴滴加至前驱体混合溶液中，形成反应液；将反应液进行离心、洗涤和干燥处理，获得干燥后的固体混合物；对固体混合物进行煅烧和还原处理，获得Cu载体催化剂。本发明的制备方法采用三水硝酸铜、五水硝酸锆和另一种金属硝酸盐作为前驱体制得甲醇水蒸汽重整催化剂，具有转化率高、氢气生成速率高、含碳副产物低的优点，且制备过程简单，成本较低，加工设备简单，适合大批量生产。技术研发人员：倪立,周洋,韩杨凌峰,倪婷,李明亚受保护的技术使用者：氢源科技（江苏）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18