[01661228]用RhNiFe/CeO2@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; 随着化石燃料的持续消耗带来的能源危机和其燃烧产物给环境造成的污染的日益加重,新能源的开发和利用成为了未来能源社会的发展方向。氢能,作为一种高效、清洁、来源丰富的二次能源,被认为是未来人类的理想能源之一。当氢能应用于车载质子交换膜燃料电池领域中时,由于氢气具有很低的体积能量密度和质量能量密度,因此安全、高效地储存和运输氢气成为了将燃料电池汽车在实际应用中推广的一大瓶颈。为了解决这一难题,可以使用轻质小分子化合物作为储氢材料。其中,水合肼具有很高的质量能量密度（8 wt%）,而且在室温下呈液态,可以安全地储存和运输。更重要的是,水合肼完全分解的产物只有氢气和氮气,没有其他固体副产物。 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,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,但该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和三聚氰胺混合液经焙烧得到CeO2@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@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720 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@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@C3N4纳米催化剂。技术国内领先。 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。