一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂及其制备方法

    技术2025-08-08  12


    本发明涉及催化剂及其制备,尤其是涉及一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂及其制备方法。


    背景技术:

    1、新能源在整个能源体系中的比重迅速增加,氢作为一种高效洁净的绿色能源载体,其具备的可运输性、便于长期储存以及高能量密度等优势使之备受瞩目。其中,氨分解制氢因其工艺简单且不产生cox等优势开始受到广泛关注。

    2、但由于氨分解制氢(2nh3=n2+3h2)为吸热反应,因此为了获得足够生成物,需要较高热量,导致传统氨分解反应在生产中耗能较多。近年来,多种新技术应用于氨分解领域,包括但不限于电化学、光化学及等离子体技术等。其中,非热等离子体(ntp)辅助氨分解可以实现低温常压下分解氨制氢,大大降低了反应中能耗,减少了过程中产生的碳排放。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂及其制备方法,制备出的复合氧化物催化剂在非热等离子体环境中氨分解制氢反应中表现出较高活性及稳定性,减少了传统氨分解过程中的能源损耗,且简化了其工艺路线,具备广阔的应用前景。

    2、为实现上述目的,本发明提供了一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂,所述催化剂通式为xm·ya·(1-x-y)comce1-mon,

    3、其中m为活性组分,a为活性助剂,comce1-mon为氧化钴与氧化铈的复合氧化物固溶体载体,x和y分别为m和a的质量百分数,m为钴在复合氧化物固溶体中所占重量比例,n为氧在复合氧化物固溶体中所占重量比例,且0.5%≤x≤40%,0.05%≤y≤5%,10%≤m≤65%,其余重量为n。

    4、优选的,所述活性组分m包括rh、ru、pt、pd、ba、al、mn、fe、ni、cu、zn、mo中的一种或几种金属和/或金属氧化物。

    5、优选的,所述comce1-mon载体包括氧化钴与氧化铈的复合氧化物固溶体,其前驱体为co(no3)2·6h2o和ce(no3)2·6h2o。

    6、优选的,所述活性助剂a包括la、y中的一种或几种金属和/或金属氧化物,所述活性助剂的前驱体为la(no3)3和y(no3)3中的一种。

    7、本发明提供了一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂的制备方法,包括以下步骤:

    8、步骤一、通过将钴前驱体和铈前驱体添加到去离子水中溶解混合,并进行搅拌以配制出钴铈水溶液;

    9、步骤二、通过向钴铈水溶液中滴入氨水以生成沉淀物,并针对此沉淀物依次进行过滤、水洗、真空干燥、粉碎以及在空气中加热的步骤,以制备出钴铈复合氧化物固溶体a;

    10、步骤三、通过将活性组分的前驱体和助剂的前驱体添加至去离子水中加以溶解,并将复合氧化物固溶体a添加至此溶液中加以搅拌,从而制得溶液b;

    11、步骤四、通过向溶液b中滴入氨水以生成沉淀物,并针对此沉淀物进行过滤及水洗后,制得固体c;

    12、步骤五、通过将固体c在真空干燥箱进行干燥处理,并且进行粉碎后在h2氛围下还原后得到催化剂。

    13、优选的,所述步骤二中的真空干燥温度为100-150℃,干燥时间为5-14h。

    14、优选的,所述步骤二中在空气中加热温度为400-800℃,加热时间为1-6h。

    15、优选的,所述步骤五中真空干燥温度为100-150℃,干燥时间为5-12h,在h2氛围下还原温度为400-800℃,时间为1-8h。

    16、通过与ntp有效耦合以将氨分解为氮和氢的催化剂,包含以ru为代表的贵金属或以fe、ni为代表的过渡金属作为催化剂活性成分,包含以la为代表的稀土金属作为催化剂助剂成分,并且包含含有氧化钴及氧化铈的复合氧化物固溶体作为催化剂载体,使得与传统的氨分解催化剂相比,在低温常压下具有较高的氨转化率。

    17、因此,本发明采用上述一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂及其制备方法,制备出的复合氧化物催化剂在非热等离子体环境中氨分解制氢反应中表现出较高活性及稳定性,减少了传统氨分解过程中的能源损耗,且简化了其工艺路线,具备广阔的应用前景。

    18、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。



    技术特征:

    1.一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂,其特征在于:所述催化剂通式为xm·ya·(1-x-y)comce1-mon,

    2.根据权利要求1所述的一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂,其特征在于:所述活性组分m包括rh、ru、pt、pd、ba、al、mn、fe、ni、cu、zn、mo中的一种或几种金属和/或金属氧化物。

    3.根据权利要求1所述的一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂,其特征在于:所述comce1-mon载体包括氧化钴与氧化铈的复合氧化物固溶体,其前驱体为co(no3)2·6h2o和ce(no3)2·6h2o。

    4.根据权利要求1所述的一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂,其特征在于:所述活性助剂a包括la、y中的一种或几种金属和/或金属氧化物,所述活性助剂的前驱体为la(no3)3和y(no3)3中的一种。

    5.一种如权利要求1-4任一项所述的等离子体分解氨的复合氧化物催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

    6.根据权利要求5所述的一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤二中的真空干燥温度为100-150℃,干燥时间为5-14h。

    7.根据权利要求5所述的一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤二中在空气中加热温度为400-800℃,加热时间为1-6h。

    8.根据权利要求5所述的一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤五中真空干燥温度为100-150℃,干燥时间为5-12h,在h2氛围下还原温度为400-800℃,时间为1-8h。


    技术总结
    本发明公开了一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂及其制备方法,属于催化剂及其制备技术领域,包括助剂、活性组分和载体,其结构通式可用xM·yA·(1‑x‑y)Co<subgt;m</subgt;Ce<subgt;1‑m</subgt;O<subgt;n</subgt;表示,其中,M为活性组分,A为活性助剂,Co<subgt;m</subgt;Ce<subgt;1‑m</subgt;O<subgt;n</subgt;为氧化钴与氧化铈的复合氧化物固溶体载体。本发明采用上述的一种等离子体分解氨的复合氧化物催化剂及其制备方法,制备出的催化剂在非热等离子体环境中氨分解制氢反应中表现出较高活性及稳定性,减少了传统氨分解过程中的能源损耗,且简化了其工艺路线,具备广阔的应用前景。

    技术研发人员:徐少军,吴璇,吕栎,丁立健,陈玲
    受保护的技术使用者:合肥工业大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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