一种改性雷尼镍催化剂的制备方法及应用与流程

本发明涉及催化剂制备，尤其涉及一种改性雷尼镍催化剂的制备方法及应用。

背景技术：

1、在传统化石能源大量使用的如今，环境问题和能源问题日益严重，为了响应国家“碳达峰、碳中和”政策，开发新型清洁能源以调整当今能源结构就成了如今的热点问题。

2、氢能作为极为高效且环保的能源逐渐走入人们的视野，当前氢气的制备主要是通过甲醇水蒸气重整制氢，其工艺流程中依旧涉及到化石燃料的使用，而电解水作为制备氢气的另一种途径，其工艺流程简单，仅需要通过电解水就可以得到高纯度的氢气，并且在过程中完全没有污染，是一种极为清洁高效的制备氢气的方法。但是在实际通过电解水制备氢气的过程中，由于该反应是极为缓慢的化学动力学过程，并且催化性能较好的都是贵金属催化剂，如pt、 ru、 ir，这极大的限制了电解水制氢的商业应用。

技术实现思路

1、本发明所需解决的技术问题是：提供一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，通过该制备方法得到的改性雷尼镍催化剂有着高比表面积以及能在碱性环境下有着较高的催化活性和稳定性，能够在电解水制氢中作为阴阳极催化剂应用，在电解水制氢的应用过程中削弱了其与氢的结合能力，提高其产氢能力。

2、电解水的发展一直受限于其阴阳极催化剂的催化活性。在碱性环境下，大部分的贵金属催化剂因为对氢氧基团有着较高的吸附活性，致使其容易在碱性条件下失活，然而金属镍元素因为独特的d8电子排布，同样有着不错的析氢反应活性，但是其对氢的吸附能力依旧很强。目前，工业上使用的雷尼镍，是通过铝元素和镍元素化合而成。通过高浓度的碱液对雷尼镍中的铝元素进行刻蚀，从而得到有较大比表面积的无定型镍基催化剂。这一手段虽然得到了有较大比表面积的催化剂，但是其活性依旧受到镍本征活性的限制，其电化学性能依旧不佳。

3、为了解决传统工业用雷尼镍催化剂在使用过程中活性低、稳定性差的问题。对于有着高比表面积的雷尼镍基催化剂，最为重要的是通过杂原子改性，改变镍元素的电子分布以削弱其对氢元素的吸附能力，最终实现工业上的高效制氢。

4、本发明成功通过对活化后的雷尼镍进行改性制备了有着高比表面积的镍磷催化剂，即本发明所述的改性雷尼镍催化剂，该改性雷尼镍催化剂在碱性环境下有着较高的催化活性和稳定性。

5、本发明采用的技术方案是：所述的一种改性雷尼镍催化剂的制备方法为：将雷尼镍镍网放置在koh溶液中进行活化，接着经去离子水超声洗涤、真空环境下干燥后，放入管式炉气体流动方向的下游，将 nah 2 po 2 或硫粉置于管式炉气体流动方向的上流，雷尼镍镍网与 nah 2 po 2 或硫粉之间的间距为3±0.5cm，然后在氮气保护下进行高温烧结，制得改性雷尼镍催化剂。

6、进一步地，前述的一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，其中，所述雷尼镍镍网采用负载1:1ni、al比例的雷尼镍镍网。

7、进一步地，前述的一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，其中，所述的koh溶液的质量浓度为30%；所述雷尼镍镍网放置在koh溶液中进行活化的活化时间为15～30分钟。

8、进一步地，前述的一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，其中，活化后的雷尼镍镍网经去离子水超声洗涤5±0.5分钟，然后在真空环境下干燥4±0.5小时，干燥温度为60±1℃。

9、更优选地的方案是活化后的雷尼镍镍网经去离子水超声洗涤5分钟，然后在真空环境下干燥4小时，干燥温度为60℃。

10、进一步地，前述的一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，其中，置于 管式炉中的雷尼镍镍网与 nah 2 po 2 或硫粉之间的间距为3cm；在氮气保护下进行高温烧结的温度为150～550℃。

11、此外，根据上述制备方法得到的改性雷尼镍催化剂可以作为制备电解水制氢中的阴阳极催化剂的材料。

12、本发明的有益效果是：根据上述改性雷尼镍催化剂的制备方法制备得到的改性雷尼镍催化剂，不仅有着高比表面积，还能在碱性环境下有着较高的催化活性和稳定性。在电解水制氢中能削弱了其与氢的结合能力，提高其产氢能力。

技术特征：

1.一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为：将雷尼镍镍网放置在koh溶液中进行活化，接着经去离子水超声洗涤、真空环境下干燥后，放入管式炉气体流动方向的下游，将nah2po2或硫粉置于管式炉气体流动方向的上流，雷尼镍镍网与nah2po2或硫粉之间的间距为3±0.5cm，然后在氮气保护下进行高温烧结，制得改性雷尼镍催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，其特征在于：所述雷尼镍镍网采用负载1:1ni、al比例的雷尼镍镍网。

3.根据权利要求1或2所述的一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，其特征在于：所述的koh溶液的质量浓度为30%；所述雷尼镍镍网放置在koh溶液中进行活化的活化时间为15～30分钟。

4.根据权利要求1所述的一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，其特征在于：活化后的雷尼镍镍网经去离子水超声洗涤5±0.5分钟，然后在真空环境下干燥4±0.5小时，干燥温度为60±1℃。

5.根据权利要求4所述的一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，其特征在于：活化后的雷尼镍镍网经去离子水超声洗涤5分钟，然后在真空环境下干燥4小时，干燥温度为60℃。

6.根据权利要求1或4或5所述的一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，其特征在于：置于管式炉中的雷尼镍镍网与nah2po2或硫粉之间的间距为3cm；在氮气保护下进行高温烧结的温度为150～550℃。

7.一种改性雷尼镍催化剂在电解水制氢中作为阴阳极催化剂材料的应用，其特征在于：所述改性雷尼镍催化剂为权利要求1至6任一所述改性雷尼镍催化剂的制备方法制备得到的改性雷尼镍催化剂。

技术总结本发明公开了一种改性雷尼镍催化剂的制备方法，该方法为：将雷尼镍镍网放置在KOH溶液中进行活化，接着经去离子水超声洗涤、真空环境下干燥后，放入管式炉气体流动方向的下游，将NaH2PO2或硫粉置于管式炉气体流动方向的上流，雷尼镍镍网与NaH2PO2或硫粉之间的间距为3±0.5cm，然后在氮气保护下进行高温烧结，制得改性雷尼镍催化剂。根据上述改性雷尼镍催化剂的制备方法制备得到的改性雷尼镍催化剂，不仅有着高比表面积，还能在碱性环境下有着较高的催化活性和稳定性。在电解水制氢应用中能削弱了其与氢的结合能力，提高其产氢能力。技术研发人员：何春辉,王朝,朱自政,苏红艳,金碧辉受保护的技术使用者：张家港氢云新能源研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/24