[发明专利]用负载型RhNi/CeO2@C3N4纳米催化剂催化水合肼脱氢的方法

说明书

本发明公开了一种用负载型RhNi/CeO₂@C₃N₄纳米催化剂催化水合肼脱氢的方法，属于化学化工技术领域。本发明将制备好的纳米催化剂置于反应器中，将反应器置于油浴中升至一定温度，接着将水合肼和氢氧化钠混合液加入反应器中进行反应，生成的氢气采用排水法收集。所述纳米催化剂按下述步骤合成：a)将硝酸铈和三聚氰胺溶液按照一定质量比溶解混合；b)将上述混合溶液搅拌至干燥，转移至管式炉焙烧得到CeO₂@C₃N₄载体；c)将焙烧所得CeO₂@C₃N₄载体置于一定摩尔比的Rh、Ni溶液中，充分搅拌后，向混合液中添加还原剂，经过滤、干燥后制得。该负载型RhNi/CeO₂@C₃N₄纳米催化剂具有较高的活性和选择性。使用该催化剂进行水合肼脱氢反应，脱氢转化率和选择性均为100％，反应的TOF值大于450h^‑1。

技术领域

本发明属于化学化工技术领域，具体涉及一种用负载型RhNi/CeO₂@C₃N₄纳米催化剂催化水合肼脱氢的方法。

背景技术

氢能被认为是推进21世纪能源革命的新能源，其可以作为燃料直接驱动汽车及其他交通工具等，同时还可以被用于氢燃料电池来提供能量，上述过程均为清洁环保过程，是当前国家大力支持和发展的清洁能源方向，但是由于氢气密度小、危险性高，如何实现氢气的高效储存是制约当前氢气大规模使用的关键。

水合肼，一种新型的储氢材料，因其具有储氢量大，运输安全，使用方便等优点而被广泛研究。开发高效的水合肼脱氢催化剂对氢气的利用至关重要。

当前，合成高效稳定的催化剂是实现水合肼作为储氢材料走向实际应用的关键。2010年徐强等人成功合成了镍-铱双金属催化剂，该催化剂在室温下可对水合肼脱氢反应表现出优异的催化活性，且氢气的选择性达100％。2014年何磊对氧化铝负载铂的催化剂进行镍改性，有效的提高了反应的转化频率(TOF)，但也只达到了16.5h^-1，进一步提高催化剂的反应转化频率(TOF)对于水合肼的大规模实际应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用负载型RhNi/CeO₂@C₃N₄纳米催化剂催化水合肼脱氢的方法，以期该负载型RhNi/CeO₂@C₃N₄纳米催化剂具有良好的催化活性和选择性，在较温和的条件下实现水合肼完全脱氢。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。

将制备好的负载型RhNi/CeO₂@C₃N₄纳米催化剂置于反应器中，将反应器置于油浴中升至30～70℃，接着将摩尔比为1:1～5的水合肼和氢氧化钠混合液加入反应器中进行反应，得到产物氢气；其中：水合肼的物质的量与催化剂的质量比为0.01mol/g。

所述的负载型RhNi/CeO₂@C₃N₄纳米催化剂是通过以下步骤予以制备的：

(1)将三聚氰胺和硝酸铈按照质量比1:0.05～0.2溶解配成混合溶液，将上述混合溶液在70～100℃下搅拌至干燥，转移至管式炉在500～700℃焙烧4～8h 得到CeO₂@C₃N₄载体。