一种Fe2NFeCo催化剂的制备方法和产品及其应用

专利检索2026-02-24  3


本发明属于氨分解,具体涉及到一种fe2n/feco催化剂的制备方法和产品及其应用。


背景技术:

1、随着现代社会与工业发展的不断进步,人类对能源的需求日益增加。化石能源燃烧引发的环境污染问题,迫切要求人类开发清洁高效的新能源。氢能作为二次能源,具有清洁环保等优点,其发展备受重视,氢能因其特有的属性将是取代传统能源。氢气可以直接燃烧提供能量,使用过程中没有cox和nox等污染物排放,因而十分清洁环保,被视为是21世纪最具应用前景的清洁能源。

2、目前工业上常用的制氢方法包括甲醇蒸汽重整制氢电解水制氢、煤气化制氢、天然气或裂解石油气制氢、氨分解制氢等。其中氨分解制氢具有工艺简单、制得氢气纯度高、投资少、成本低等优点,受到广泛的关注和研究。氨是一种很有前途的氢载体。氨具有高体积氢密度、高能量密度以及易于运输和存储等优势,通过氨分解制取氢气过程无污染,是一种优秀的化学储氢物质。氨是富氢燃料,液态氨的体积氢密度是液态氢的1.5倍以上,与其他储氢材料相比有最高的体积氢密度。氨易压缩,易液化(常温加压至1mpa或常压下降温至-33℃),可以解决氢气不易储存的隐患。氨完全燃烧只产生水和氮气,无温室气体产生,清洁无污染。因此,通过氨分解制备氢气有着很大的前景。

3、然而,催化剂在低温催化氨完全分解上仍面临着巨大难题。因此,本领域急需一种催化剂活性高、且具有高温稳定性的新型催化剂。


技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题,提出了本发明。

3、因此,本发明的目的是,克服现有技术中的不足,提供一种fe2n/feco催化剂的制备方法。

4、为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种fe2n/feco催化剂的制备方法,包括,

5、将金属盐溶于有机混合溶剂中,加入有机配体,搅拌均匀,形成混合溶液;

6、将混合溶液进行水热反应,反应结束后所得沉淀离心,用无水乙醇洗涤,干燥,研磨,即得到fe-mil-101粉末;

7、将金属盐溶于有机混合溶剂中,加入有机配体,搅拌均匀,形成混合溶液;

8、将混合溶液采用共沉淀法,反应结束后所得沉淀离心,用无水乙醇洗涤,干燥,研磨,即得到co-zif-67粉末;

9、将不同质量比例的fe-mil-101粉末和co-zif-67粉末溶于无水乙醇中,加入三聚氰胺,搅拌均匀,形成混合溶液,进行干燥处理。

10、将产物置于管式炉,在n2气氛下进行焙烧,即得到高性能氨分解制氢催化剂fe2n/feco-x:y-600;

11、所述金属盐包括硝酸铁和硝酸钴,所述有机配体包括间苯二甲酸和2-甲基咪唑,所述有机混合溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和甲醇;

12、其中,硝酸铁、间苯二甲酸、n,n-二甲基甲酰胺的摩尔比为2:1:800,硝酸钴、2-甲基咪唑、甲醇的摩尔比为1:4:800,fe-mil-101粉末与co-zif-67粉末的质量比为0.15~0.9g:0.3g。

13、作为本发明所述制备方法的一种优选方案,其中:所述fe-mil-101,其合成方法,包括,

14、将0.42g的间苯二甲酸和2.05的fe(no3)3·9h2o固体,置于100ml容量的烧杯中,加入50ml去n,n-二甲基甲酰胺搅拌均匀,移入100ml反应釜内进行水热反应,110℃反应20h;

15、将反应釜中的悬浊液移入烧杯,离心,倾析出母液,用无水乙醇洗涤产物三次;

16、将洗涤后的样品在150℃下干燥12h,得到fe-mil-101粉末。

17、作为本发明所述制备方法的一种优选方案,其中:所述co-zif-67,其合成方法,包括,

18、将1.96g的co(no3)2·6h2o溶解到40ml甲醇中形成溶液a;

19、将2.23g的2-甲基咪唑溶解到另一40ml甲醇中形成溶液b;

20、将溶液b缓慢滴加到溶液a中,室温搅拌1h,老化24h,离心,倾析出母液,用无水乙醇洗涤产物三次;

21、将洗涤后的样品在60℃下干燥12h,得到co-zif-67粉末。

22、作为本发明所述制备方法的一种优选方案,其中:所述fe2n/feco-x:y-600,其合成方法,包括,

23、将不同质量比例的fe-mil-101与co-zif-67两种粉末置于烧杯中,加入与fe-mil-101与co-zif-67质量和相同的三聚氰胺以及20ml无水乙醇在室温下搅拌3h;

24、将上述烧杯置于烘箱中60℃干燥处理12h;

25、将产物置于管式炉,在n2气氛下600℃下进行焙烧3h,自然冷却后得到的样品命名为fe2n/feco-x:y-600。

26、作为本发明所述制备方法的一种优选方案,其中:所述fe-mil-101的水热反应,其中,反应温度为110℃,反应时间为20h。

27、作为本发明所述制备方法的一种优选方案,其中:所述co-zif-67的共沉淀法,其中,反应温度为室温,老化时间为24h。

28、作为本发明所述制备方法的一种优选方案,其中:所述fe-mil-101与co-zif-67的质量比为0.15~0.9g:0.3g。

29、作为本发明所述氨分解催化剂制备方法的一种优选方案,其中:所述焙烧条件,其中,焙烧温度为600℃,焙烧时间为3h。

30、作为本发明所述氨分解催化剂制备方法的一种优选方案,其中:所述干燥,均为真空干燥。

31、本发明的再一个目的是,克服现有技术中的不足,提供一种fe-mil-101与co-zif-67相互调控的催化剂的制备方法制得的产品。

32、本发明的另一个目的是,克服现有技术中的不足,提供一种fe-mil-101与co-zif-67相互调控的催化剂的制备方法制得的产品作为高效氨分解催化剂的应用。

33、本发明有益效果:

34、本发明提供一种fe-mil-101与co-zif-67相互调控的催化剂的制备方法,合成过程简单,便于重复;制备的催化剂颗粒易于控制,不易团聚,提高了催化剂的氨分解性能,降低了氨完全分解的反应温度。



技术特征:

1.一种fe2n/feco催化剂的制备方法,其特征在于:包括,

2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述fe-mil-101粉末,其合成方法,包括,

3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述co-zif-67粉末,其合成方法,包括,

4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述fe-mil-101与co-zif-67的质量和三聚氰胺的质量相同。

5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述焙烧条件,其中,焙烧温度为600℃,焙烧时间为3h。

6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述干燥,均为真空干燥。

7.权利要求1~6中任一所述的制备方法制得的产品。

8.权利要求7所述的产品在在氨分解制氢催化剂中的应用。


技术总结
本发明公开了一种Fe<subgt;2</subgt;N/FeCo催化剂的制备方法和产品及其应用,包括,通过水热法与共沉淀法制备得到所述高效氨分解催化剂;其中,水热反应温度为110℃,反应时间为20h,共沉淀法条件为室温下静置24h。催化剂合成过程简单,便于重复;制备的催化剂颗粒易于控制,不易团聚,提高了催化剂的氨分解性能,降低了氨完全分解的反应温度。

技术研发人员:银凤翔,许荣基,李国儒
受保护的技术使用者:常州大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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