一种成型的负载型CoCrB催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于催化剂及制氢，具体涉及一种成型的负载型cocrb催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、基于硼氢化钠的水解制氢技术具有储氢密度高、制氢条件温和、安全性好、氢气纯度高等优势，是最具竞争力的氢源技术之一，非常适合中小功率氢燃料电池的供氢。高效催化剂是硼氢化钠制氢系统实现快速制氢的关键材料，贵金属催化剂尽管催化活性好但价格昂贵，不利于该技术的规模化推广，因此，开发高效非贵金属催化剂十分关键。

2、co基催化剂尤其是co-b催化剂是目前研究的最为广泛，也被认为最有希望替代贵金属催化剂的非贵金属硼氢化钠水解催化剂，但已报道的co-b催化剂催化活性与贵金属催化剂相比尚有差距。

3、为进一步提高co-b催化剂的活性，本发明尝试通过引入过渡金属助剂来提高活性位点的本征催化活性，探索出一条可行的路径。

技术实现思路

1、本发明的一目的是提供一种催化活性高、适用浓度范围广、制备工艺简单且成本低的成型的负载型cocrb催化剂。

2、本发明的另一目的是提供一种成型的负载型cocrb催化剂的制备方法。

3、本发明的再一个目的是提供一种成型的负载型cocrb催化剂的应用。

4、实现本发明一目的而采用的技术方案为：一种成型的负载型cocrb催化剂，该催化剂的活性组分为cocrb，催化剂载体为成型海绵，该催化剂的活性组分由钴盐和铬盐形成的过渡金属盐溶液与硼氢化钠溶液进行还原反应制得，该钴盐中钴和铬盐中铬的摩尔比为10：1至100：1，该硼氢化钠溶液的体积与成型海绵的堆积体积比为2：1至10：1，所述成型海绵的堆积体积与过渡金属盐溶液的体积比为0.5：1至5：1。

5、优选的，本发明所述过渡金属盐溶液的质量百分含量为1%至30%，所述硼氢化钠溶液中硼氢化钠的质量百分含量为2%至15%。

6、优选的，本发明所述钴盐选自氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、醋酸钴或乙酰丙酮钴中的一种或几种；所述铬盐选自氯化铬、硝酸铬或硫酸铬中的一种或几种。

7、优选的，本发明所述钴盐中钴和铬盐中铬的摩尔比为15：1至50：1。

8、优选的，本发明所述过渡金属盐溶液的质量百分含量为3%至15%。

9、实现本发明另一目的而采用的技术方案为：一种成型的负载型cocrb催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

10、（1）称取适量的钴盐和铬盐溶于一定量的水中形成过渡金属盐溶液；

11、（2）将适量成型海绵加入上述过渡金属盐溶液中，充分浸渍后将成型海绵取出，然后真空干燥；

12、（3）配制一定浓度的硼氢化钠溶液，将干燥后的成型海绵加入硼氢化钠溶液中进行还原反应，至无气泡产生；

13、（4）将反应后的海绵载体自上述反应后的溶液中取出，充分洗涤并挤出多余水分后，得到所述成型的负载型cocrb催化剂。

14、优选的，本发明所述的真空干燥温度为50-100℃，真空干燥时间为2-6 h。

15、实现本发明再一目的而采用的技术方案为：一种成型的负载型cocrb催化剂的应用，其用于催化硼氢化钠碱溶液水解制氢。

16、优选的，本发明所述硼氢化钠碱溶液中碱浓度为2 wt%。

17、与现有技术相比，本发明的技术优点在于：

18、1.本发明成型的负载型cocrb催化剂的活性组分包括钴和铬两种过渡金属，铬的引入提高了活性位点的本征催化活性，相比单一钴基催化剂催化活性显著提高。

19、2.本发明的催化剂以成型海绵为载体，重量轻，有利于提高制氢装置整体的质量储氢密度，并且海绵容易加工成不同的形状，可以满足不同类型反应装置的需求。

20、3.本发明的催化剂制备工艺简单、成本低并且容易放大，适合大批量制备。

技术特征：

1.一种成型的负载型cocrb催化剂，其特征在于：该催化剂的活性组分为cocrb，催化剂载体为成型海绵，该催化剂的活性组分由钴盐和铬盐形成的过渡金属盐溶液与硼氢化钠溶液进行还原反应制得，该钴盐中钴和铬盐中铬的摩尔比为10：1至100：1，该硼氢化钠溶液的体积与成型海绵的堆积体积比为2：1至10：1，所述成型海绵的堆积体积与过渡金属盐溶液的体积比为0.5：1至5：1。

2.根据权利要求1所述的成型的负载型cocrb催化剂，其特征在于：所述过渡金属盐溶液的质量百分含量为1%至30%，所述硼氢化钠溶液中硼氢化钠的质量百分含量为2%至15%。

3.根据权利要求2所述的成型的负载型cocrb催化剂，其特征在于：所述钴盐选自氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、醋酸钴或乙酰丙酮钴中的一种或几种；所述铬盐选自氯化铬、硝酸铬或硫酸铬中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的成型的负载型cocrb催化剂，其特征在于：所述钴盐中钴和铬盐中铬的摩尔比为15：1至50：1。

5.根据权利要求1所述的成型的负载型cocrb催化剂，其特征在于：该过渡金属盐溶液的质量百分含量为3%至15%。

6.一种制备如权利要求1-5任一项所述成型的负载型cocrb催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：真空干燥温度为50-100℃，真空干燥时间为2-6 h。

8.一种如权利要求1-5任一项所述成型的负载型cocrb催化剂的应用，其特征在于：用于催化硼氢化钠碱溶液水解制氢。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述硼氢化钠碱溶液中碱浓度为2 wt%。

技术总结本发明属于催化剂及制氢技术领域，具体涉及一种成型的负载型CoCrB催化剂及其制备方法和应用。本发明催化剂的活性组分为CoCrB，催化剂载体为成型海绵，该催化剂的活性组分由钴盐和铬盐形成的过渡金属盐溶液与硼氢化钠溶液进行还原反应制得。本发明通过引入过渡金属助剂Cr来提高CoB活性位点的本征催化活性，制备的CoCrB催化剂催化硼氢化钠水解制氢活性相比CoB催化剂显著提高。本发明的催化剂以海绵为载体，重量轻，有利于提高制氢装置整体的质量储氢密度，并且海绵容易加工成不同的形状，可以满足不同类型反应装置的需求。本发明的催化剂制备工艺简单、成本低并且容易放大，适合大批量制备，在催化硼氢化钠水解制氢方面具有非常好的应用潜力。技术研发人员：刘啸,张庆华,谢镭受保护的技术使用者：苏州清德氢能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9