非均相钌配合物催化剂、制备方法、制氢装置及能源系统与流程

本发明是关于催化制氢技术，特别是关于一种非均相钌配合物催化剂、制备方法、制氢装置及能源系统。

背景技术：

1、氢气是目前被认为较好的绿色清洁能源之一。作为一种能量载体，氢因为有着高于汽油(40kj/g)的能量密度(122kj/g)，以及无污染的反应产物，有希望成为解决这些日益增长的世界能源需求问题的关键所在。目前获取氢气的主要途径依旧是从矿物燃料(如石油、煤炭、天然气等)中转化制取得到氢气，这是目前最主要的获取氢气的方法。然而这种方法使用的依旧是传统化石燃料，而这些资源根据全世界的消耗速度计算，还可以供人类使用最多220年。

2、现有技术中，光催化产氢的催化剂一般分为均相和非均相两类，其中均相光催化产氢体系因其催化活性高、催化剂结构清晰、反应便于控制但也具有催化剂不可回收，整体反应效率偏低。

3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种非均相钌配合物催化剂、制备方法、制氢装置及能源系统。

2、为实现上述目的，本发明的实施例提供了非均相钌配合物催化剂，包括载体以及钌配合物，载体选自分子筛5a、uio-66、水滑石ldhs，钌配合物的结构式为：

3、在本发明的一个或多个实施方式中，载体为高温处理的活化载体。优选的，这里高温活化处理为以高温对未使用的载体进行活化、除杂处理，提高高温至少消除载体的多孔结构的水、吸附气体以及其它可挥发成分。此时，针对不同载体的活化要求，可以选择不同的活化条件，比如优选地5a、uio-66等的活化温度200-230℃可以选择220℃，水滑石ldhs的活化温度260-300℃可以选择280℃。

4、在本发明的一个或多个实施方式中，钌配合物在载体上的负载量为2.5％。

5、在本发明的一个或多个实施方式中，非均相钌配合物催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)、准备载体、钌配合物，其中载体选自分子筛5a、uio-66、水滑石ldhs，钌配合物的结构式为：(2)、钌配合物与水/醇混合液形成混合溶液，再与载体共混后旋干后，清洗、干燥即可。

6、在本发明的一个或多个实施方式中，步骤(2)中水/醇混合液其组成包括质量比1:1的水和乙醇。

7、在本发明的一个或多个实施方式中，步骤(2)中钌配合物在混合溶液中的浓度为8-12g/l。

8、在本发明的一个或多个实施方式中，步骤(2)中混合液与载体的共混质量比例为1:40，其中混合液的用量以所述钌配合物的质量计量。优选的，选择含有钌配合物100mg的混合液与2g的多孔材料载体共混。优选的，共混吸附获得的催化剂上配合物的吸附量可以为：ldhs载体吸附量0.68wt.％、5a载体吸附量0.96wt.％、uio66载体吸附量1.1wt.％等。

9、在实施催化时，吸附了配合物的多孔材料用量可以不同载体而选择不同的用量比例，可以分别为：ldhs载体催化剂选择20mg、5a载体催化剂选择15mg、uio-66载体催化剂选择10mg等。

10、在本发明的一个或多个实施方式中，步骤(2)中干燥为在100-120℃下干燥18-24h。

11、在本发明的一个或多个实施方式中，制氢装置，包括用于光辐射照射条件产生氢的催化结构，催化结构包括如前述的非均相钌配合物催化剂。

12、在本发明的一个或多个实施方式中，能源系统，至少包括如前述的制氢装置和连接到制氢装置的氢储运装置。氢储运装置可以选自如储存罐、压缩装置、输送管路等。

13、与现有技术相比，根据本发明实施方式的非均相钌配合物催化剂、制备方法、制氢装置及能源系统，获得的催化剂产品，具有均相催化剂的高效催化性能，又具有非均相催化剂的可循环利用特性，该催化剂可应用于光催化制氢及其他光催化反应，具有优秀的循环寿命和催化转化效率。

技术特征：

1.一种非均相钌配合物催化剂，包括载体以及钌配合物，所述载体选自分子筛5a、uio-66、水滑石ldhs，所述钌配合物的结构式为：

2.如权利要求1所述的非均相钌配合物催化剂，其特征在于，所述载体为高温处理的活化载体。

3.如权利要求1所述的非均相钌配合物催化剂，其特征在于，所述钌配合物在所述载体上的负载量为2.5％。

4.非均相钌配合物催化剂的制备方法，包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的非均相钌配合物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述水/醇混合液其组成包括质量比1:1的水和醇，所述醇选自甲醇、乙醇。

6.如权利要求4所述的非均相钌配合物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述钌配合物在所述混合溶液中的浓度为8-12g/l。

7.如权利要求4所述的非均相钌配合物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合液与载体的共混质量比例为1:40，其中混合液的用量以所述钌配合物的质量计量。

8.如权利要求4所述的非均相钌配合物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述干燥为在100-120℃下干燥18-24h。

9.制氢装置，包括用于光辐射照射条件产生氢的催化结构，所述催化结构包括如权利要求1-3任一所述的非均相钌配合物催化剂。

10.能源系统，至少包括如权利要求9所述的制氢装置和连接到制氢装置的氢储运装置。

技术总结
本发明公开了非均相钌配合物催化剂、制备方法、制氢装置及能源系统，其中催化剂，包括载体以及钌配合物，载体选自分子筛5A、UIO‑66、水滑石LDHs，钌配合物的结构式为：本发明技术方案通过的催化剂，组成简单，制备效率高，催化剂产品环境有效，在实际高效率转化的同时还有效改善了循环寿命。

技术研发人员：徐聪,陈琪,孔超
受保护的技术使用者：金宏气体股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12