[发明专利]一种催化甲醇产氢气的方法

说明书

本发明公开了一种催化甲醇产氢气的方法，包括如下步骤：向甲醇溶液中持续通入惰性气体以产生富含甲醇的气流，将催化剂与所述富含甲醇的气流在一定温度下进行反应得到氢气。本发明通过制备得到具有高比表面积和丰富孔结构的S掺杂salen型多孔有机物负载金属材料催化剂，可用于直接催化分解甲醇产氢反应，其制备方法简单，价格低廉，且产氢速率较高，产氢速率可达423mmolsupgt;‑1/supgt;·gsupgt;‑1/supgt;·hsupgt;‑1/supgt;，通过控制产氢反应中甲醇的浓度以及富含甲醇的气流鼓泡速度，可以灵活的控制氢气产生速率，方法简单，绿色环保。

技术领域

本发明属于化学技术领域，更具体地，涉及一种催化甲醇产氢气的方法。

背景技术

氢气是一种清洁高效的绿色能源，目前工业制备氢气的方法主要有热催化醇产氢、热催化烷烃脱氢、光/电催化水产氢等，已经有了一定的研究和良好的发展。

催化醇产氢中，甲醇因具有高单位质量储氢密度、高单位体积储氢密度、良好的化学稳定性、远距离运输经济性好等优点，成为液态氢储存明星分子之一。在催化甲醇储放氢能的反应中，其相关的催化反应过程和工程技术已经具有了一定的研究基础，如专利CN112439416 A通过水热和热处理获得高分散铜负载二氧化钛纳米片，并将其用于光催化甲醇降解制备氢气，该工艺繁琐、不方便普遍推广。专利CN106799228A公开了一种甲醇重整制氢气的催化剂，该催化剂在高温甲醇制氢反应中，有较高的转化率和更低的CO选择性，但是催化剂制备过程会有刺激性气味产生，Pt负载量较高，催化剂稳定性还有待提高。专利CN2022103055528中报道了一种用于甲醇水蒸气重整制氢(MSR)反应的贵金属催化剂，但是该方法依然存在反应温度较高的缺点。因此在甲醇储放制氢领域亟需研发工艺简单、成本低廉、可调可控的、反应条件相对温和的甲醇产氢方法。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种催化甲醇产氢气的方法，其目的在于提供一种制备工艺简单、成本低廉、氢气产生速率可调可控的绿色环保的产生氢气的方法。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种催化甲醇产氢气的方法，包括如下步骤：

向甲醇溶液中持续通入惰性气体以产生富含甲醇的气流，将催化剂与所述富含甲醇的气流在一定温度下进行反应，所述催化剂的结构通式为：

优选的，所述催化剂由salen结构模块与金属盐络合配位形成金属salen配合物，再将所述金属salen配合物与1,2,4,5-四巯基苯聚合制备得到催化剂前驱体，将所述催化剂前驱体在惰性气氛下高温碳化得到催化剂。

优选的，所述salen结构模块由邻苯二胺和4,5-二氟-2-羟基苯甲醛在有机溶剂下反应得到。

优选的，将所述催化剂填充到固定床反应器中与所述富含甲醇的气流进行反应。

优选的，所述催化剂结构中的金属中心为Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Pd、Pt中的一种或多种。

优选的，所述惰性气体包括氦气、氮气、氩气中的一种或多种。

优选的，所述反应温度50-400℃。

优选的，所述甲醇溶液中甲醇与水的比例为0:100-100:0。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的一种催化甲醇产氢气的方法，通过将设计salen结构模块和连接单元，得到具有高比表面积和丰富孔结构的S掺杂salen型多孔有机物负载金属材料催化剂，将该催化剂直接与甲醇反应可以持续催化得到氢气，方法简便可行、原料廉价易得。