[发明专利]一种钌催化剂的制备方法

说明书

本发明提供一种钌催化剂的制备方法，主要解决现有Ru催化剂的制备方法过程复杂、耗时较长且效率较低等技术问题。该方法包括以下步骤：步骤1，在钌前驱体溶液中加入催化剂载体，混合均匀后得到混合液；步骤2，将混合液加热使其进行还原反应，得到混合物；步骤3，对步骤2得到的混合物进行多次洗涤后得到沉淀物，将沉淀物干燥后即可得到钌催化剂。本发明的合成方法简单，高效，通过一步还原后进行洗涤、干燥即可得到钌催化剂，不需要几十个重复的浸渍过程，与现有钌催化剂的合成方法相比更加简单，所需时间更短，效率更高，且对肼具有较好的分解催化活性，可替代铱催化剂进行批量生产使用。

技术领域

本方法涉及催化剂合成方法，尤其涉及一种钌催化剂的制备方法。

背景技术

氢气是一种可再生的、无污染的、能量密度优良的能源，其在氢动力汽车的燃料电池中得到了广泛的关注。肼(N₂H₄)具有高含氢量(12.5％)，完全分解产氢的副产物仅为氮气和水，在适当的催化剂的存在的条件下，氢气可以在温和的条件下释放出来，且产氢过程中碳排放为零，是一种理想的液相储氢材料。

目前，在所有元素中，铱(Ir)作为催化剂，对肼的分解最为活跃，然而，铱元素非常罕见且储量较低，若将其大规模使用，则经济成本很高，而钌(Ru)的价格比较低廉，目前被认为是最有可能替代铱进行液相储氢的候选催化剂。

现有的高负载钌催化剂的合成方法十分复杂，通常需要几十个重复的浸渍过程。Jofre等人(J.B.F.Jofre et al.,Acta Astronautica 85(2013)41-50)采用连续浸渍法制备了钌催化剂，具体步骤为：在每次浸渍步骤开始之前，将金属前驱体(Ru(acac)₃)和氧化铝载体在393K下干燥12小时；然后在环境温度、初级真空为10^-3bar下放置1小时；在每次浸渍完成后，将获得的固体在初级真空和环境温度下干燥1小时；在还原过程开始前，还原反应器内部在393K下通入He 30分钟，接着，固体在673K，氢气气流下还原2.5小时，如此重复19次，不同的是，在最后一次(即第20次)浸渍时，固体将在673K，氢气气流下还原4小时，进而得到钌催化剂。该合成方法较为复杂，同时据记载，采用该方法制备一次催化剂共需要343小时，耗时较长，制备效率较低，因此该方法不利于推广使用，目前，亟需研发出一种新型的制备钌催化剂的方法。

发明内容

本发明提供一种钌催化剂的制备方法，主要解决现有的钌催化剂制备方法过程复杂、耗时较长且效率较低等技术问题。

本发明提供一种钌催化剂的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1，在钌前驱体溶液中加入催化剂载体，混合均匀后得到混合液；所述钌前驱体溶液为钌前驱体盐和多元醇溶剂的混合溶液，且钌前驱体盐与多元醇溶剂的质量体积比为(2.19～10.36)：1；所述钌前驱体盐质量的单位为g，对应的多元醇溶剂体积的单位为L；

步骤2，将混合液加热使其进行还原反应，得到混合物；

步骤3，对步骤2得到的混合物进行多次洗涤后得到沉淀物，将沉淀物干燥后即可得到钌催化剂。

进一步地，步骤1中，所述钌前驱体盐为氯化钌、醋酸钌、乙酰丙酮钌、二茂钌中的一种。

进一步地，步骤1中，所述催化剂载体为γ-Al₂O₃、CeO₂、SiO₂、ZrO₂、TiO₂、分子筛(Zeolite)中的一种，且所述催化剂载体的结构为粉末状。

进一步地，步骤1中，所述多元醇溶剂为EG、DEG、TEG、油胺、甘油中的一种。

进一步地，步骤1中，每500mg催化剂载体中加入100mL多元醇溶剂。