一种用于分解水合肼制备氢气的催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于催化剂合成领域，具体是一种用于分解水合阱制备氨气的催化剂及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于化石燃料的大量使用和环境的日益恶化，氨气作为一种清洁无污染 的能源受到关注。氨气的燃烧产物是水，不会对环境造成破坏，并且氨气的燃烧热值高，氨 气的燃烧热值是汽油的3倍，酒精的3. 9倍，焦炭的4. 5倍。氨能利用主要包括氨的廉价制 取、安全高效储运和规模应用。氨气作为一种高效能源至今没有商业化，根本的制约在于氨 气大容量储运问题没有解决。化学储氨材料通过化学反应或化学变化生成含氨化合物，储 氨密度远大于高压气态储氨和低溫液态储氨，且安全性好，是未来储氨材料发展的重点。常 用的化学储氨方式主要有金属合金储氨、配位氨化物、有机液体等。首先是金属氨化物，运 类储氨方式储氨合金储氨量较高，价格低廉，但其仍存在过于稳定、加脱氨动力学性能差等 问题；配位氨化物含有丰富的轻金属元素，储氨密度较高，但存在可逆循环性能差的问题， 限制了其应用。液体有机物储氨量高，还可W像汽油一样在常溫常压下运输，且水合阱、阱 棚烧、氨棚烧、环己烧、苯等液体有机储氨介质均为工业上可W大规模生产的化学品，因此 亟待开发出高稳定性、高转化率和高选择性的脱氨催化剂。
[0003] 水合阱是一种含氨量高达8%的有机化合物，且在常溫常压下呈液态，易于储存运 输，使用水合阱作为储氨材料具有宽广的应用前景。目前合成稳定持久的催化剂，对其进行 高效安全的催化脱氨是走向实际应用的关键。2010年，Xu.Q等人合成了儀-银双金属催 化剂，该催化剂在室溫下表现出催化降解水合阱的相对高活性（转化频率TOF= 2.化1)W 及对氨气的100%选择性。之后Xu.Q等人相继合成了儀-钮、儀-销双金属催化剂，其中 儀-销催化剂在常溫下（25°C)催化降解水合阱100%的氨气选择性及2.細1的转化频率 灯OF);而儀-钮催化剂的氨气选择性只有82%。2014年，化.L等用销对负载在氧化侣载 体上的儀进行改性，得到儀-销/氧化侣催化剂，在对水合阱的催化降解反应中，氨气选择 性为100%，转化频率提高到了 16.化1。上述催化剂都参杂了贵金属（银、钮、销），但是贵 金属价格昂贵，资源稀有，会大大影响催化剂的经济性和实用性，有些催化剂（儀-钮）的 氨气选择性偏低，在一定程度上阻碍了水合阱作为储氨材料在实际商业工业中的应用。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提出一种用于分解水合阱制 备氨气的催化剂及其制备方法，采用共还原法在常溫条件下一步合成，过程简单，制得的儀 姉钢颗粒粒径均匀，对水合阱具有高效彻底的催化降解作用。
[0005] 本发明解决所述催化剂技术问题的技术方案是，提供一种用于分解水合阱制备氨 气的催化剂，其特征在于所述催化剂由儀、姉、钢组成，其结构式为NiyCeyMo,,其中X:y:z= 5-9 :1-5 :〇-10,优选为X:y:z= 5-9 :1-5 :0. 1-10。
[0006] 本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是，提供一种本发明所述分解水合 阱制备氨气的催化剂的制备方法，包括W下步骤：
[0007] (1)溶液配制：在室溫常压下，用儀源前驱物和姉源前驱物配置成溶液A;用钢源 前驱物配置成溶液B;用还原剂配置成溶液C;所述儀源前驱物、姉源前驱物与钢源前驱物 的物质的量之比为5-9:1-5:0-10，优选为5-9:1-5:0.1-10，进一步优选为9:1:2.5。
[0008] (2)反应：先把溶液B加入到过量溶液C中，然后立即加入溶液A，在室溫常压下揽 拌5-20分钟，得到用于分解水合阱制备氨气的催化剂。
[0009] 所述儀源前驱物为六水氯化儀、六水硝酸儀、屯水硫酸儀或四水乙酸儀；所述姉源 前驱物为屯水氯化姉、四水硫酸姉或醋酸姉水合物；所述钢源前驱物为钢酸钢、四水钢酸锭 或钢酸钟。
[0010] 所述还原剂为棚氨化钢或棚氨化钟。
[0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本催化剂由儀、姉、钢组成，其结构式 为Ni丈eyMcV是一种新型的催化剂；姉的加入在催活儀的活性的同时，还能防止儀颗粒的团 聚，使儀呈分散状态；而随着钢加入量的增加，催化剂活性也相应增强；采用共还原法在常 溫条件下一步合成，过程简单，制得的儀姉钢颗粒粒径均匀，对水合阱具有高效彻底的催化 降解作用。该催化剂在70°C下催化降解水合阱表现出100%的氨气选择性，转化频率（TOF) 达到65. 5h1，TOF高于现有的非贵金属催化剂。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明用于分解水合阱制备氨气的催化剂及其制备方法实施例1中所合成 的3号催化剂NigCeiM〇2.5的X射线衍射谱图狂RD);
[0013] 图2为本发明用于分解水合阱制备氨气的催化剂及其制备方法实施例1中所合成 3号催化剂NigCeiM〇2.5的场发射电子显微镜图（FESEM);
[0014] 图3为本发明用于分解水合阱制备氨气的催化剂及其制备方法实施例1中所合成 的1-7号催化剂在分解水合阱制备氨气实验中产生氨气量随时间的变化曲线图；
[0015]图4为本发明用于分解水合阱制备氨气的催化剂及其制备方法实施例2中3号催 化剂NigCeiM〇2.e在分解水合阱制备氨气实验中产生氨气量随溫度的变化曲线图；
[0016] 图5为本发明用于分解水合阱制备氨气的催化剂及其制备方法实施例2中3号催 化剂NigCeiM〇2.5在分解水合阱制备氨气实验中Arrhenius点图和转化频率（TOF)随不同溫 度的变化图。
【具体实施方式】
[0017]W下通过一些实施例对本发明做出详细表述，但本发明并不局限于运些实施例。
[0018] 一种用于分解水合阱制备氨气的催化剂（简称催化剂），所述用于分解水合阱制 备氨气的催化剂由儀、姉、钢组成，其结构式为NixCeyMcv其中X:y:z= 5-9 :1-5 :0-10 ;
[0019] 所述用于分解水合阱制备氨气的催化剂的制备方法包括W下步骤：
[0020] (1)溶液配制：在室溫常压下，用儀源前驱物和姉源前驱物配置成溶液A;用钢源 前驱物配置成溶液B;用还原剂配置成溶液C;所述儀源前驱物、姉源前驱物与钢源前驱物 的物质的量之比为5-9 :1-5 :0-10 ;
[0021] (2)反应：先把溶液B加入到过量溶液C中，然后立即加入溶液A,在室溫常压下揽 拌5-20分钟，得到用于分解水合阱制备氨气的催化剂。
[0022] 所述儀源前驱物为六水氯化儀、六水硝酸儀、屯水硫酸儀或四水乙酸儀；
[0023] 所述姉源前驱物为屯水氯化姉、四水硫酸姉或醋酸姉水合物；
[0024] 所述钢源前驱物为钢酸钢、四水钢酸锭或钢酸钟；
[0025] 所述儀源前驱物：姉源前驱物：钢源前驱物的物质的量之比为9:1:2. 5 ;
[00%] 所述还原剂为棚氨化钢或棚氨化钟；
[0027] 所述室溫为(TC-35°C;
[0028] 所述溶解儀源前驱物、姉源前驱物、钢源前驱物和还原剂的溶剂是水。
[0029] 一种使用本发明所述用于分解水合阱制备氨气的催化剂NiyCeyMo,分解水合阱制 备氨气的方法，包括W下步骤：
[0030] (1)先将催化剂加入到过量的化OH溶液中，在40-80°C的环境下加热，直至不再产 生气体；
[0031] (2)然后加入水合阱溶液于30-80°C反应0. 1-化，制备氨气。 阳0巧实施例1
[0033] 催化剂的制备：取含0.ISmmol六水氯化儀和0. 02mmol屯水氯化姉的溶液A，分