本發(fā)明屬于催化劑，涉及一種硼修飾的催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、通過甲醇重整，可以高效地制備出氫氣，為能源利用提供了更多的途徑。甲醇重整制氫技術(shù)主要包括甲醇水蒸氣重整、甲醇分解、甲醇部分氧化重整和氧化甲醇蒸汽重整等方法。其中，甲醇水蒸氣重整制氫是研究得最廣泛、最深入的制氫方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于反應(yīng)條件溫和，且具有較高的氫氣純度和較低的co含量。通過甲醇水蒸氣重整，每摩爾甲醇可以產(chǎn)生的氫氣量也是最高的。

2、在甲醇水蒸氣重整制氫過程中，催化劑的選擇和性能優(yōu)化是關(guān)鍵。在眾多催化劑中，銅基催化劑因其價格低廉、高活性以及較低的co選擇性而備受青睞。銅基催化劑不僅可以在較溫和的條件下實現(xiàn)甲醇的重整反應(yīng)，而且其目標(biāo)產(chǎn)物氫氣的純度較高，最大程度上避免了氫氧燃料電池中陽極co毒化的問題。為了提高銅基催化劑的催化性能，研究者們進(jìn)行了大量的研究和優(yōu)化工作。他們通過調(diào)控銅的活性價態(tài)和活性晶面，以及引入不同的復(fù)合氧化物與銅產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，來提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。硼改性銅基催化劑是指在銅基催化劑中引入硼元素，以改善其催化性能。通過硼改性，可以調(diào)整催化劑的結(jié)構(gòu)和活性位點(diǎn)，從而提高其催化活性和穩(wěn)定性。過量的硼元素可能會導(dǎo)致催化劑結(jié)構(gòu)的破壞和活性位點(diǎn)的減少，從而影響其催化效果。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種硼修飾的催化劑及其制備方法與應(yīng)用，該催化劑用于甲醇重整制氫時，相對于cuznal催化劑具有更好的穩(wěn)定性、更低的制氫溫度、更快的制氫速率、更低的co選擇性和更高的甲醇轉(zhuǎn)化率。

2、一方面，本發(fā)明涉及一種硼修飾的催化劑的制備方法，其包括：將cuznal催化劑和葡萄糖溶液水熱反應(yīng)制得c-cuznal催化劑，將所述c-cuznal催化劑經(jīng)過含有硼源的溶液浸漬后干燥，最后煅燒制得硼修飾的催化劑。

3、本發(fā)明所述cuznal催化劑，又稱cuo/zno/al2o3催化劑或cu/zno/al2o3催化劑，為廣泛用于甲醇重整制氫的銅基催化劑。

4、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的硼修飾的催化劑的制備方法中，所述水熱反應(yīng)的時間為1~4h，溫度為150~300℃。

5、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的硼修飾的催化劑的制備方法中，所述浸漬的條件包括：將所述c-cuznal催化劑浸泡在所述含有硼源的溶液中1~4h，并持續(xù)攪拌。

6、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的硼修飾的催化劑的制備方法中，所述含有硼源的溶液為硼酸水溶液。

7、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的硼修飾的催化劑的制備方法中，所述硼酸水溶液中的硼酸與所述c-cuznal催化劑的質(zhì)量比為1~8:10。

8、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的硼修飾的催化劑的制備方法中，所述葡萄糖溶液為葡萄糖水溶液。

9、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的硼修飾的催化劑的制備方法中，所述葡萄糖水溶液中的一水葡萄糖與所述cuznal催化劑的質(zhì)量比為1~5:10。

10、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的硼修飾的催化劑的制備方法中，所述cuznal催化劑由含有銅源、鋅源和鋁源的前驅(qū)體溶液采用共沉淀法制得。

11、具體地，所述銅源為銅的可溶性鹽，所述鋅源為鋅的可溶性鹽，所述鋁源為鋁的可溶性鹽。

12、一般地，所述鋅源為zn的硝酸鹽、氯化鹽、硫酸鹽中的至少一種；

13、所述鋁源為al的硝酸鹽、氯化鹽、硫酸鹽中的至少一種；

14、所述銅源為cu的硝酸鹽、氯化鹽、硫酸鹽中的至少一種。

15、另一方面，本發(fā)明涉及一種硼修飾的催化劑，其采用所述的硼修飾的催化劑的制備方法制得。

16、另一方面，本發(fā)明涉及所述的硼修飾的催化劑在甲醇重整制氫中的應(yīng)用。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案至少具備以下有益效果或優(yōu)點(diǎn)：

18、本發(fā)明提供的硼修飾的催化劑在甲醇重整制氫過程中，相對于傳統(tǒng)的cuznal催化劑展現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性，能夠降低制氫溫度，節(jié)省能源并提高生產(chǎn)效率；同時，該催化劑具有更快的制氫速率，可滿足高氫氣需求量的應(yīng)用場景。此外，在甲醇重整制氫時，該催化劑能顯著降低co的選擇性，提高氫氣的純度和質(zhì)量，并且甲醇的轉(zhuǎn)化率也得到顯著提高，減少了原料浪費(fèi)。更重要的是，通過聯(lián)合葡萄糖改性和硼改性，協(xié)同提升了cuznal催化劑的各項性能，使得催化劑的性能更加優(yōu)越。另外，本發(fā)明通過特定的制備方法，使得硼改性的用量范圍得到了進(jìn)一步地提升，有利于實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種硼修飾的催化劑的制備方法，其特征在于，包括：將cuznal催化劑和葡萄糖溶液水熱反應(yīng)制得c-cuznal催化劑，將所述c-cuznal催化劑經(jīng)過含有硼源的溶液浸漬后干燥，最后煅燒制得硼修飾的催化劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼修飾的催化劑的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的時間為1~4h，溫度為150~300℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼修飾的催化劑的制備方法，其特征在于，所述浸漬的條件包括：將所述c-cuznal催化劑浸泡在所述含有硼源的溶液中1~4h，并持續(xù)攪拌。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼修飾的催化劑的制備方法，其特征在于，所述含有硼源的溶液為硼酸水溶液。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硼修飾的催化劑的制備方法，其特征在于，所述硼酸水溶液中的硼酸與所述c-cuznal催化劑的質(zhì)量比為1~8:10。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼修飾的催化劑的制備方法，其特征在于，所述葡萄糖溶液為葡萄糖水溶液。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硼修飾的催化劑的制備方法，其特征在于，所述葡萄糖水溶液中的一水葡萄糖與所述cuznal催化劑的質(zhì)量比為1~5:10。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼修飾的催化劑的制備方法，其特征在于，所述cuznal催化劑由含有銅源、鋅源和鋁源的前驅(qū)體溶液采用共沉淀法制得。

9.一種硼修飾的催化劑，其特征在于，采用權(quán)利要求1~8任一項所述的硼修飾的催化劑的制備方法制得。

10.權(quán)利要求9所述的硼修飾的催化劑在甲醇重整制氫中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硼修飾的催化劑及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種硼修飾的催化劑的制備方法，其包括：將CuZnAl催化劑和葡萄糖溶液水熱反應(yīng)制得C?CuZnAl催化劑，將所述C?CuZnAl催化劑經(jīng)過含有硼源的溶液浸漬后干燥，最后煅燒制得硼修飾的催化劑。本發(fā)明提供的催化劑用于甲醇重整制氫時，相對于CuZnAl催化劑具有更好的穩(wěn)定性、更低的制氫溫度、更快的制氫速率、更低的CO選擇性和更高的甲醇轉(zhuǎn)化率。

技術(shù)研發(fā)人員：王天亮,蔣澤,侯文輝,王鑫,孫玉,任遠(yuǎn),王海斌,白慶業(yè),王林珂
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西鼎基能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19