[01387031]用RhNiFe/CeO2@P@C3N4纳米催化剂催化水合肼脱氢的方法

①课题来源与背景; 本课题来源于国家自然科学基金委面上基金项目（金颗粒在硅胶上的表面稳定及其催化环己烷氧化的性能,21376005）、安徽省自然科学基金青年基金（限域型贵金属纳米粒子@多孔氮化碳材料的复合设计及其甲酸脱氢性能研究,1908085QB68）,开展水合肼脱氢催化剂的开发; 氢气被人们认为是能满足不断增长的高效、清洁的能源需求的最佳载体。氢气在聚合物电解质膜燃料电池（PEM）技术中应用时可以有效地转变为电能。然而,由于氢气具有很低的体积能量密度和质量能量密度,安全、高效地储存和运输氢气成为实现氢能社会的一大挑战。为了解决这一难题,可以使用水合肼作为储氢材料,因为它是无毒的、具有很高的质量能量密度,而且在室温下呈液态,可以安全地储存和运输。 当前,对于水合肼的研究主要集中于开发高效的脱氢催化剂,CN105233836A和CN105195159A报道了一种用于分解水合肼制备氢气的催化剂及其制备方法,该催化剂主要由镍、铈、钼三组分组成,该催化剂可以实现水合肼的有效氢释放;CN105126884A报道了关于含有纳米金属磷化物MxPy催化剂的氨硼烷或水合肼催化水解释氢体系及其应用;但这两类催化剂在水合肼脱氢体系中活性仍不高,需要进一步提高催化剂的催化活性。 ②技术原理及性能指标; 本发明采用浸渍还原法,催化剂制备使用硝酸铈、六氯三聚磷腈和三聚氰胺混合液经焙烧得到CeO2@P@C3N4,将上述制备的载体置于一定含量的RhCl3·3H2O、NiCl2·6H2O和FeCl3·6H2O溶液中,经硼氢化钠溶液还原干燥制备RhNiFe/CeO2@P@C3N4纳米催化剂,该催化剂具有较高的活性和选择性。性能指标：使用该催化剂进行水合肼脱氢反应,脱氢转化率和选择性均为100%,反应的TOF值大于780 h-1。 ③技术的创造性与先进性; 根据本发明,调节催化剂中金属Rh、Ni、Fe的摩尔比及载体CeO2@P@C3N4的组成就可以制得用于水合肼脱氢制氢气的高活性、高选择性RhNiFe/CeO2@P@C3N4纳米催化剂,技术在国内领先。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性; 本技术在实验室开展长周期催化剂寿命考察,催化剂性能较为稳定,小试过程表现出良好的活性和稳定性,技术较为成熟,该技术适用于氢能源的综合利用,技术安全性较高。 ⑤应用情况及存在的问题; 由于催化剂成本较高和缺少相关中试放大结果,企业使用该技术生产存在一定的市场风险。