[发明专利]一种棱柱状氧化铜-氧化锌催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种棱柱状氧化铜‑氧化锌催化剂的制备方法，包括以下步骤：将二水合醋酸锌溶解于无水乙醇中，然后与六亚甲基四胺水溶液混合，搅拌均匀后加入聚乙烯吡咯烷酮K30，经超声处理后进行水热反应，制备得到棱柱状氧化锌载体粉末；将棱柱状氧化锌载体粉末加入到去离子水中，并进行超声分散，再边搅拌边交替滴加硝酸铜溶液和PH缓冲液，使得在滴加过程中溶液的pH值保持为8.0～9.0，再在室温条件下陈化，然后离心分离后洗涤至中性，最后烘干后煅烧，得棱柱状氧化铜‑氧化锌催化剂。该方法制备的催化剂具有选择性暴露晶面，并且具有规则形貌、产品分散性好、氧化还原活性高的特点，从而显著提高水煤气变换催化剂的制氢性能。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，涉及一种棱柱状氧化铜-氧化锌催化剂的制备方法。

背景技术

随着化石能源(特别是石油)的日渐枯竭和环境污染问题的日益加剧，清洁能源的开发和利用成为人类迫在眉睫的问题。由于氢气具有较高的能量密度，且燃烧后产物只有水，因此氢能长期以来被视为理想的清洁能源。但是由于氢气制备、储存和利用技术瓶颈的存在，氢能至今未得到大规模的应用，在整个能源体系中所占比例还很低。随着近年来氢能利用相关技术的发展，尤其是氢气燃料电池技术的突破，氢能将会在能源体系中发挥越来越重要的作用。

燃料电池由于具有能量转换效率高和环境友好的特点，被视为最有前景的氢能利用技术。在建立以燃料电池为核心的清洁能源体系过程中，开发高效制氢技术是一项不可回避的重要环节。目前，世界上可用于规模制氢的技术主要是电解水制氢和化石能源制氢。尽管电解水制取的氢气纯度高、杂质少，但其技术难度较大，现阶段所占市场份额较低，化石能源制氢目前仍是氢气生产的主要技术。化石能源制氢主要通过煤气化和碳氢化合物(如醇类、天然气等)重整反应实现，所得富氢气体中不可避免的含有不同浓度的一氧化碳残留，直接用作燃料电池的氢源会导致电极铂催化剂中毒。水煤气变换反应被视为处理此类富氢气体的理想反应；通过向反应体系内引入水将浓度较高的一氧化碳转化为惰性的二氧化碳，既达到脱除一氧化碳的目的，又能提高气源中氢气的含量，获得符合燃料电池要求的富氢气体。因此，近年来水煤气变换反应受到科研人员的广泛关注，新型催化剂不断被开发用以满足基于燃料电池技术的制氢需求。

铜系催化剂具有解离吸附水和吸附氧化一氧化碳的能力，因此具有优良的低温催化活性，在工业水煤气变换过程中得到广泛应用。氧化锌是最常见的铜基催化剂载体，能够改善铜的分散性和氧化还原性，同时与铜形成强相互作用。传统的氧化物载体一般为多晶结构，无特定形貌，不存在选择性暴露晶面。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种棱柱状氧化铜-氧化锌催化剂的制备方法，该方法制备的催化剂具有选择性暴露晶面，并且具有规则形貌、产品分散性好、氧化还原活性高的特点。

为达到上述目的，本发明所述的棱柱状氧化铜-氧化锌催化剂的制备方法包括以下步骤：

1)边搅拌边将二水合醋酸锌溶解于无水乙醇中，得混合溶液A，同时将六亚甲基四胺溶解于去离子水中，得混合溶液B，再将混合溶液A加入到混合溶液B中，搅拌后加入聚乙烯吡咯烷酮K30，搅拌均匀，得混合溶液C；

2)将混合溶液C经超声处理后转移至具有聚四氟乙烯内胆的反应釜中加热反应，冷却至室温后进行离心分离，再洗涤至洗涤液为中性，得白色沉淀，然后将白色沉淀进行干燥，得棱柱状氧化锌载体粉末；

3)将步骤2)得到的棱柱状氧化锌载体粉末加入到去离子水中，并进行超声分散，再边搅拌边交替滴加硝酸铜溶液和PH缓冲液，使得在滴加过程中溶液的pH值保持为8.0～9.0，再在室温条件下陈化，然后离心分离后洗涤至中性，最后烘干后煅烧，得棱柱状氧化铜-氧化锌催化剂。

步骤1)中二水合醋酸锌、无水乙醇、六亚甲基四胺及聚乙烯吡咯烷酮K30的比例为2.0g～5.0g：5ml～200ml：1.0g～3.0g：0.1g～10.0g，无水乙醇与去离子水的体积相同。