[发明专利]一种用于水煤气变换反应的铂负载型催化剂的制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及水煤气变换反应催化剂的制备，特别是一种用于水煤气变换反应的铂负载型催化剂的制备方法。

背景技术

目前能源危机不仅影响国家的工农业生产和发展，而且涉及到人们日常生活的方方面面，同时还严重影响着国家的能源安全。另一方面，化石能源的大量开发和应用也导致了人类生存环境的恶化。因此，寻找大量的清洁能源是一个摆在人类面前刻不容缓的课题。而氢能作为燃料，在交通运输、热能和动力生产中，已显示出高效率和高效益的特点，如燃料电池的开发和应用。

车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化的主要技术问题之一是如何经济、方便地将汽油等化石燃料转化为符合燃料电池要求的富氢气源。水煤气变换反应（WGS）反应器成为燃料处理器的主要组件，用于CO选择氧化净化之前将CO的含量降低到必须的水平。否则，CO会严重损耗燃料电池中阳极的性能。

 水煤气变换（Water-gas shift，WGS）反应，即CO和H₂O反应生成CO₂和H₂，是一个可逆的放热反应。CO + H₂O →CO₂+ H₂，ΔH = - 40.6 kJ/mol。

 在现有的常规工业应用中，WGS反应通常采用高低温两段操作，分别使用Fe₂O₃-Cr₂O₃和Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂，目的是为了克服更高温度时的热力学平衡限制以及使CO几乎完全转化。这种传统的操作模式技术复杂并且采用多段操作，对于燃料电池制氢并不是一个合适的选择，单段操作的WGS反应显然更有吸引力。负载的贵金属催化剂如Pt，Au等，是目前研究较多的单段WGS催化剂，优点是：1）机械强度高；）可以在更高温度时操作，与Cu基催化剂相比反应动力学上更为有利；3）与Cu基催化剂相比，对Cl和S等毒物不太敏感；4）比Fe/Cr催化剂活性更高。

 CeO₂由于有氧化还原离子对(Ce³⁺/ Ce⁴⁺)，因而具有独特的氧化还原性能，即较高的储存与释放氧能力，因此被作为催化剂广泛应用于多相催化反应中，特别是以CeO₂为载体的催化剂。然而，近期研究也发现，CeO₂的催化性能不仅与粒子大小有关，而且与其微观形貌密切相关。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种制备方法简单、催化活性高的用于水煤气变换反应的铂负载型催化剂的制备方法。

 本发明的技术方案：

一种用于水煤气变换反应的铂负载型催化剂的制备方法，所述铂负载型催化剂为Pt/CeO₂，铂的负载量为0.56-0.89wt%，Pt/CeO₂催化剂的微观形貌为纳米棒、纳米立方体和纳米多面体，采用水热合成法制备，步骤如下：

 1）配制NaOH溶液并转移至聚四氟乙烯衬套中，加入Ce(NO₃)₃·6H₂O，室温下搅拌30min，再加入H₂PtCl₆·6H₂O溶液并继续搅拌30min；

2）将聚四氟乙烯衬套密封在不锈钢高压釜中，在100-180℃温度下进行水热反应24h，自然冷却后，将沉淀物过滤、水洗，在80℃下真空干燥12h，缓慢升温至400℃焙烧4h，即可得到不同微观形貌的Pt/CeO₂催化剂。

所述NaOH溶液的浓度为0.1-6mol/L，Ce(NO₃)₃·6H₂O与NaOH溶液的用量比为1.0 mmol:20mL。

所述H₂PtCl₆·6H₂O溶液的浓度为1g/100mL，Ce(NO₃)₃·6H₂O与H₂PtCl₆·6H₂O溶液的用量比为5.0mmol：1.54-2.3mL。