一种用于H2低温催化的Pd催化剂及其制备方法与流程

本发明涉及新型氢燃烧催化剂合成领域，具体涉及的是一种用于h2低温催化的pd催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、氢气是易燃气体，是一种清洁能源。我们关于氢气的反应研究，尤其是对其低温催化反应的进一步研究，对于未来的能源领域具有非常重要的意义，比如低温反应实现化学能与电能的转化有助于新能源电池的进一步发展；又比如核电站反应堆会产生或泄露一定量的氢气，不尽快消氢，氢气浓度累积容易引发爆炸，造成严重核事故，而低温催化燃烧h2就有利于核电站在低能耗工况下进行消氢，保证核电站安全。

2、目前，低温催化燃烧h2技术是比较热门的研究方向，多篇科研论文都有提及。比如kra mer等人以pd/γ-al2o3为催化剂研究了氢气的低温催化燃烧性能，该文中的低温是燃烧条件不高于250℃的反应温度，活性反应温度仍然不够理想，如何进一步降低氢气的低温催化燃烧温度，对于处理核电站氢气至关重要。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种用于h2低温催化的pd催化剂及其制备方法，以解决现有pd催化剂活性反应温度过高的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种用于h2低温催化的pd催化剂，其特征在于，所述pd催化剂的化学通式为pd/zno/ca1-1.5xal2+xo4，其中，-0.1≤x≤0.15，pd的质量百分比为1～1.5％，zno的质量百分比为10～30％。

4、上述pd催化剂的制备方法，包括如下步骤：

5、(1)制备ca1-1.5xal2+xo4材料；

6、(2)将ca1-1.5xal2+xo4材料充分浸渍在酸性zno浆料中，而后取出烘干得到zno/ca1-1.5xal2+xo4；

7、(3)将zno/ca1-1.5xal2+xo4浸渍在硝酸钯溶液中，而后取出干燥，于450～550℃煅烧10～16h，然后在h2/n2气氛下还原5h即可得到pd催化剂pd/zno/ca1-1.5xal2+xo4。

8、进一步地，步骤(1)中所述ca1-1.5xal2+xo4材料的制备过程包括如下步骤：

9、a.将ca(oh)2和al(no3)3置于去离子水中，充分搅拌并超声，直至形成乳液；

10、b.将上述乳液放入烘箱，在100℃下干燥24h；

11、c.将干燥后得到的固体在450～550℃下焙烧6～8h，得到ca1-1.5xal2+xo4材料。

12、进一步地，步骤(2)中所述酸性zno浆料的固液比为0.2g/ml，ph值在3.8～4之间。

13、更进一步地，所述酸性zno浆料中的酸为硝酸。

14、更进一步地，所述zno的比表面积为80～100m2/g，颗粒的平均直径不大于1μm。

15、更进一步地，所述ca1-1.5xal2+xo4材料在酸性zno浆料中浸渍时间为48h。

16、进一步地，步骤(3)中所述硝酸钯溶液的浓度为20～25mg/ml。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、1、本发明制备的pd催化剂在低温(80℃)下对氢气催化反应具有较高的催化活性。

19、2、本发明制备的pd催化剂在同等反应温度下其催化活性甚至高于同样反应条件和步骤制备的pt催化剂，在制备成本上具有明显的优势。

20、3、本发明通过特定的ca:al比设置，获得了最优催化活性的催化剂。

技术特征：

1.一种用于h2低温催化的pd催化剂，其特征在于，所述pd催化剂的化学通式为pd/zno/ca1-1.5xal2+xo4，其中，-0.1≤x≤0.15，pd的质量百分比为1～1.5％，zno的质量百分比为10～30％。

2.如权利要求1所述的pd催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述ca1-1.5xal2+xo4材料的制备过程包括如下步骤：

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述酸性zno浆料的固液比为0.2g/ml，ph值在3.8～4之间。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酸性zno浆料中的酸为硝酸。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述zno的比表面积为80～100m2/g，颗粒的平均直径不大于1μm。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述ca1-1.5xal2+xo4材料在酸性zno浆料中浸渍时间为48h。

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述硝酸钯溶液的浓度为20～25mg/ml。

技术总结
本发明公开了一种用于H<subgt;2</subgt;低温催化的Pd催化剂及其制备方法，涉及新型氢燃烧催化剂合成领域。所述Pd催化剂的化学通式为Pd/ZnO/Ca<subgt;1‑1.5x</subgt;Al<subgt;2+x</subgt;O<subgt;4</subgt;，其中，‑0.1≤x≤0.15，Pd的质量百分比为1～1.5％，ZnO的质量百分比为10～30％。本发明制备的Pd催化剂在低温(80℃)下对氢气催化反应具有较高的催化活性，在同等反应温度下其催化活性甚至高于同样反应条件和步骤制备的Pt催化剂，在制备成本上具有明显的优势，通过特定的Ca:Al比设置，获得了最优催化活性的催化剂。

技术研发人员：周兆华,田佳彬,王刚伟,王隽
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15