本技术介绍了一种铜基双金属氧化物负载型催化剂,专门用于甲醇的高效完全脱氢。制备过程包括将铜盐、过渡金属盐和氧化物载体混合于超纯水中,形成一种新型催化剂。该催化剂在甲醇脱氢反应中展现出卓越的活性和选择性,适用于工业催化过程,具有重要的应用前景。
背景技术
氢能源由于其自身独特的优点逐渐被认为是化石能源的有力替代者,氢气作为清洁的二次能源,其应用前景广阔。目前制氢方法很多,可通过天然气转化制氢、煤气化转化制氢、氛碱过程副产氢、炼焦副产焦炉气等过程制氢。氢气还可通过潮汐能、风能、太阳能等可再生能源发电,然后以电解水的方式制取,实现无碳排放制氢,过程绿色环保,可用于可再生能源的储能。氢能源使用过程无碳排放,具有良好的环境效益。
氢气的体积能量密度较低,拥有较宽的爆炸极限且易泄漏,这是造成氢气储存运输困难的主要原因。在众多解决方案中,利用液体原料进行小规模制氢,有望解决氢气储运问题,同时相比于长距离运输氢气更为方便且安全性更高。甲醇作为最简单的液体醇,结构简单且常温常压下为液态。与氢气相比,甲醇便于运输与储存,而且安全性更高,使用方便。更重要的是,甲醇容易从生物质中获得,并且可以完全生物降解,而且还是一种重要的大宗化学品。甲醇可以通过不同的反应过程制备氢气,如完全分解脱氢、水汽重整、部分氧化重整等方式。其中甲醇完全分解脱氢是现如今最为简单且应用十分广泛的甲醇制氢方式,因为它不需要任何额外的反应物。甲醇完全分解反应已经在内燃动力装置领域进行了广泛的应用,使用甲醇分解反应器的内燃机可以在更加苛刻的燃烧条件下工作,具有十分重要的应用前景。
目前,应用于甲醇完全分解脱氢的催化剂主要有两类:一类是铜基催化剂,典型的代表如CuO/ZnO/Al2
O3
、CuO/ZnO/ZrO2
等;和另一类是非铜基催化剂,主要包括Pd/ZnO等贵金属催化剂和Zn-CeO2
等非贵金属基催化剂。贵金属由于其成本高昂,无法大规模生成。非贵金属基催化剂由于催化活性低而被研究者们诟病。由此基于之前相关研究以及甲醇完全分解脱氢反应目前所存在的问题,发展一种具有高活性、高稳定性和低成本的催化剂已经成为了甲醇制氢领域的关键问题。目前针对铜基催化剂高温稳定性的开发与设计有限。而铜基双金属氧化物负载型催化剂同时具有铜基催化剂活性与非贵金属基催化剂的稳定性,是目前解决开发具有高活性、高稳定性和低成本催化甲醇完全分解脱氢催化剂的有利途径,对于早日实现碳达峰、碳中和,缓解当前严峻的能源紧缺和推动氢燃料的发展都有着十分重要的意义。
实现思路