非贵金属氨热解制氢催化剂及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115814799A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211436324.0(22)申请日2022.11.16(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人张海宁李琦潘红飞涂文懋(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102专利代理师李艳景(51)Int.Cl.B01J23/755(2006.01)B01J37/03(2006.01)B01J37/08(2006.01)B01J37/32(2006.01)C01B3/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称非贵金属氨热解制氢催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种非贵金属氨热解制氢催化剂及其制备方法和应用。该催化剂包括泡沫镍骨架和负载在所述泡沫镍骨架上的碳化琼脂糖和纳米金属钴。其制备为：将琼脂糖与乙酸钴在溶剂中混合，加热搅拌得到钴离子分散琼脂糖溶液；将泡沫镍浸没在钴离子分散琼脂糖溶液中，随后放入负压环境中静置，取出后常温下凝固，冷冻干燥后在惰性气氛下煅烧，即制得非贵金属氨热解制氢催化剂。该催化剂中金属钴均匀分散在泡沫镍上，钴与镍协同作用提高催化剂的氨热解制氢催化活性，在保证催化效果的同时，避免使用贵金属，极大降低了催化剂成本，且泡沫镍赋予了催化剂的结构强度，使用更加方便，具有广泛的应用前景。CN115814799ACN115814799A权利要求书1/1页1.一种非贵金属氨热解制氢催化剂，其特征在于，包括泡沫镍骨架和负载在所述泡沫镍骨架上的碳化琼脂糖和纳米金属钴。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂通过将泡沫镍浸泡钴离子分散琼脂糖溶液后凝固成凝胶、冷冻干燥、煅烧制备得到。3.一种权利要求1‑2任一项所述的非贵金属氨热解制氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将琼脂糖与乙酸钴在溶剂中混合，加热搅拌得到钴离子分散琼脂糖溶液；2)将预处理后的泡沫镍浸没在步骤1)所得钴离子分散琼脂糖溶液中，随后将其放入负压环境中静置，使溶液充分浸没泡沫镍并去除溶液中的气泡；取出后在常温下凝固，即得以泡沫镍为骨架的凝胶；3)将2)中所得以泡沫镍为骨架的凝胶冷冻干燥后在惰性气氛下煅烧，即制得非贵金属氨热解制氢催化剂；其中所述煅烧温度为550‑650℃。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，琼脂糖为琼脂糖粉末或琼脂糖凝胶；溶剂为去离子水。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，琼脂糖与乙酸钴的质量比为70：1～4；乙酸钴与溶剂的质量比为1～4：1000。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，加热温度为50～200℃，时间为0.5h～2h。7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述负压环境为：温度为50～100℃；抽真空使压力为0.02MPa～0.09MPa，保持此时的压力1～30min。8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，冷冻干燥时间为20～40h；煅烧时间为1‑2.5h。9.一种权利要求1‑2任一项所述的非贵金属氨热解制氢催化剂的应用，其特征在于，具体为：用于催化氨热解制氢。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述催化温度为520‑580℃，空速为5500‑6500h‑1。2CN115814799A说明书1/4页非贵金属氨热解制氢催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及氨分解技术领域，具体涉及一种氨热解制氢催化剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]随着经济和科技的不断发展，社会对于能源的需求不断增长，急需一种理想的替代能源。氢气有着极高的质量能量密度和零碳排放等特点，被认为是最理想的可再生能源。但由于其易燃易爆的安全问题、高昂的储存和运输成本等特点使得氢能工业化受阻。因此，急需要一种低成本、安全可靠的氢来源。氨(NH3)中含有17wt.％的氢，可以在温和条件下液化，是良好的氢能储运载体。而且氨作为一种重要的工农业原料，有着完善的生产、存储和运输等配套设施。氨气较高的氢含量和氨热解制氢技术是解决氢气的储存和运输等问题的一种有效方式。由于氨热解制氢的反应在单纯加热的条件下转化率较低，因此一般需要采用催化剂进行反应催化。但是传统的用于氨热解制氢的催化剂有以下几个缺陷限制了它的大规模应用：(1)以钌为代表的高效催化剂成本很高；(2)单一非贵金属催化剂活性低，导致反应完全转化温度高且转化效率低。[0003]因此，开发高性能低成本的的非贵金属催化体系以及高效、低能耗的氨合成与热解技术对于推进低成本氢气储运具有重要的科学意义和实际应用价值。发明内容[0004]本发明