一种基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的制备方法及应用与流程

本发明属于有机液储氢，尤其涉及一种基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的制备方法及应用。

背景技术：

1、随着不可再生能源的不断枯竭，国际社会对无污染且可再生的绿色能源愈加重视。不断迭代的太阳能设备，愈来愈多的风力发电装置等都体现着可再生能源的地位正不断提高。但可再生能源的生产仍面临一个重要的问题，这些能源拥有一定的产出限制，其受到地理位置、海拔、日照时间等因素影响，无法稳定生产，因此如何将生产出的能源进行储存，是可再生能源发展的重要一环。

2、有机液态氢载体(liquid organic hydrogen carrier，lohc)可以通过化学反应吸收和释放氢气，其特点是有机液可以在循环过程中储存和放出大量氢气。能源首先被转化为氢气，随后，有机液在常温常压下存储或输送到脱氢站。从经济角度来看，使用lohc的储存技术被证明是最有前途的储能技术。氢能工程作为世界电力系统的一个新分支，是传统电力工程的替代品，传统电力工程的主要能源来源是加工碳氢化合物资源(原油、天然气)的产品。转向氢能工程涉及使用氢气作为能量积累、输送和发电的手段。根据persistence market research分析公司的预测，在2017年至2025年期间，世界氢能工程市场的平均年增长率将达到6.1％，到2025年底，市场规模将达到26000亿人民币(2017年为14000亿人民币)。其中最大的挑战是h2的沸点较低：在20.268k(-252.9℃)左右即转化为气态。要达到这样的低温需要消耗大量能量。氢气运输的成熟技术具有功耗低、技术优势和安全措施等特点；因此，在实施具体的基础设施项目时，应选择对整个物流链最优的技术。

3、lohc是近年来的热门研究方向，有机液可以提供卓越的氢气储存能力，可用于工业中的lohc应用，因此，通过适当方式提高有机液在脱氢反应时的反应速率是至关重要的。

4、在有机液体脱氢催化剂领域，现有技术所制备的催化剂在有机液体脱氢方面已经表现出较好的活性，但在使用过程中，催化活性仍然存在不足。具体地，现有的脱氢催化剂一般采用氯铂酸作为前驱体，利用氯铂酸水溶液浸渍法进行合成负载型pt催化剂，但在氯铂酸的水溶液中，pt容易在载体表面团聚，进而导致了pt在焙烧还原后的催化剂表面富集，且pt颗粒尺寸较大，大大降低了pt的利用率。因此开发一种具有高活性的催化剂具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的制备方法及应用，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明实施例是这样实现的，一种基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的制备方法，采用pt作为活性金属合成脱氢反应催化剂，其中pt含量为0.1％～5％，较佳的为0.5％～1.5％，更佳的为0.7％～1.2％。有机溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇、乙醚、丙酮、甲基乙基酮溶液中的一种或几种，进一步优选为乙醇、丙醇、乙醚中的一种或几种，较佳的为乙醇与丙醇，质量分数30％～60％，更佳的为40％～55％。

3、将形成的溶液负载在al2o3载体上，采用的al2o3载体形状为颗粒状、纤维状、片状、球状和棒状中一种或几种，较佳的为球状，颗粒直径0.5～3mm，更佳的为0.7～1.5mm。al2o3载体晶型可以是α晶型、γ晶型、β晶型以及混合晶型，较佳的为γ晶型。

4、负载后，催化剂干燥可采用单步干燥或多步干燥，各步压力为-0.001～0.1mpa，较佳的为0.01～0.1mpa，更佳的为0.1～0.1mpa。单步干燥或多步干燥温度为-30～120℃，较佳的为60～110℃，更佳的为70～100℃干燥时间为0～100h，较佳的为0.01～0.1mpa，温度50～100℃，程序变温，干燥4～8h，更佳的为0.5～0.1mpa，温度70～100℃，干燥时间5～7h。催化剂焙烧温度为200～900℃，焙烧时间为2～12h，升温速率为1～10℃/min。较佳的为300～500℃，焙烧时间4～10h，升温速率2～5℃/min。

5、本发明实施例的另一目的在于，将所述催化剂应用于储氢有机液的脱氢中，合成后的催化剂需还原，还原温度为200～900℃，还原时间为2～12h，较佳地为还原温度250～500℃，还原时间为4～8h；更佳的为还原温度300～400℃，还原时间5～7h。还原气氛为1％～100％的氢气与其他气体的混合气，其他气体为氮气、氦气、氩气中的一种或多种，较佳地为5％～20％氢气与氮气混合气。

6、进一步的技术方案，反应所采用的储氢有机液为甲基环己烷、十氢萘、全氢咔唑、全氢二苄基甲苯或全氢苄基甲苯中的一种或几种，较佳的为甲基环己烷、全氢二苄基甲苯或全氢苄基甲苯。

7、进一步的技术方案，储氢有机液催化脱氢的反应温度为250～400℃，反应压力为0.05～1mpa，液体空速为0.1～5h，较佳的反应温度为250～350℃，反应压力为0.01～1mp，液体空速为0.4～3h。

8、本发明实施例提供的一种基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的制备方法及应用，其有益效果如下：

9、(1)该催化剂采用有机溶剂作为氯铂酸溶剂，提高pt在载体表面的分散度，从而大大的提高了pt的利用率；

10、(2)该催化剂采用成型载体，具有较高的机械强度和工业泛用性；

11、(3)将该催化剂用于有机液脱氢反应中，可大幅提高有机液的脱氢性能，使用效果好。

技术特征：

1.一种基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，al2o3载体形状为颗粒状、纤维状、片状、球状和棒状中一种或几种；al2o3载体晶型可以是α晶型、γ晶型以及混合晶型；负载过程需控制温度为0～80℃。

3.根据权利要求2所述的基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，催化剂干燥可采用单步干燥或多步干燥，各步压力为-0.001～0.1mpa，温度为-30～120℃，采用固定温度或程序变温，干燥时间为0～100h；催化剂焙烧温度为200～900℃，焙烧时间为2～12h，升温速率为1～10℃/min。

4.一种基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的应用，基于上述权利要求1-3任一项所述的基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的制备方法，其特征在于，将所述催化剂应用于储氢有机液的脱氢中，所述催化剂在使用前需经过还原；

5.根据权利要求4所述的基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的应用，其特征在于，所述催化剂的还原温度为200～900℃，还原时间为2～12h，还原气氛为1％～100％的h2，其余气体为氮气、氦气、氩气中的一种或多种，升温速率为1～20℃/min。

6.根据权利要求4所述的基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的应用，其特征在于，所述储氢有机液催化脱氢的反应温度为250～400℃，反应压力为0.05～1mpa，液体空速为0.1～5h。

技术总结本发明适用于有机液储氢技术领域，提供了一种基于溶液改性的有机液脱氢催化剂的制备方法及应用，方法通过使用可溶性有机溶剂对贵金属溶液进行改性，相较传统的水作为溶剂，该方法能够有效抑制贵金属的聚集和团聚，强化载体和金属间的相互作用，提高活性金属分散度，从而提高了催化剂中贵金属的利用率，提高催化剂的活性及稳定性。技术研发人员：赵炫凯,于飞,朱成,李平受保护的技术使用者：中氢源安（上海）氢能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12