【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂，具体涉及一种用于一氧化碳优先氧化的二氧化钛负载钌催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、氢能是一种二次能源，具有来源丰富，绿色低碳的优点，具有巨大的开发潜力和发展市场。随着市场需求的增加，h2的开发和利用成为顺应时代发展的重要主题。h2的一个重要应用是作为质子交换膜燃料电池(pemfc)的燃料。pemfc具有环境友好，能量转化效率高，无污染物排放的优点，在各个领域，尤其是交通领域正处于蓬勃发展阶段，是未来新能源清洁动力汽车的主要发展方向之一。目前，h2的工业化生产技术路线主要为化石能源重整制氢，所制得的h2中约含10％的co。然而，即使只存在微量co，也会严重毒化铂电极，从而降低电池性能和使用寿命，制约pemfc的发展和普及。因此，在h2进入pemfc之前需要除去其中的微量co，使之满足pemfc的应用要求，保证电池正常工作。
2、一氧化碳优先氧化是消除h2中微量co的重要方法。目前，一氧化碳优先氧化催化剂主要以贵金属铂基、金基和钌基催化剂为主。其中，钌基催化剂原料价格相对较低，可通过同时催化一氧化碳优先氧化过程中的co氧化和甲烷化反应实现co的完全消除，但催化剂存在最佳反应温度较高的问题。因此，提供一种具有优异低温活性，宽co完全转化温度区间的高效一氧化碳优先氧化钌基催化剂，是目前亟待实现的目标。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂及其制备方法，该催化剂具有高活性、高稳定性的特点，该方法
2、本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现。
3、一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂及其制备方法，催化剂的合成方法(制备方法)为化学还原法，催化剂由钌活性组分和二氧化钛载体组成，以催化剂总质量计，钌的含量是0.05–5wt％，优选0.5—5wt％，按照下述步骤进行：
4、步骤1，将钌前驱体分散在水中形成均匀溶液，并加入二氧化钛载体，搅拌形成均匀悬浊液，标记悬浊液为a；
5、在步骤1中，钌前驱体选自三氯化钌、亚硝酰基硝酸钌、醋酸钌、乙酸钌或者乙酰丙酮钌。
6、在步骤1中，搅拌选择机械搅拌或者磁力搅拌，速度为每分钟300—500转。
7、步骤2，向步骤1得到的悬浊液中加入还原剂，并进行加热和搅拌，得到新的悬浊液，标记为悬浊液b；所述还原剂与钌的摩尔比为(1–4)：1；
8、在步骤2中，还原剂为硼氢化钠、硼氢化钾、甲酸或水合肼，还原剂以其水溶液的形式加入步骤1得到的悬浊液中。
9、在步骤2中，所述还原剂与钌的摩尔比为(1–3)：1。
10、在步骤2中，加入还原剂后的反应时间为1—5小时，优选3—5小时，以使钌前驱体和还原剂充分反应；加热温度为60–90℃，搅拌选择机械搅拌或者磁力搅拌，速度为每分钟300—500转。
11、步骤3，将步骤2得到的悬浊液进行固液分离后，对得到的固体物料进行洗涤、干燥后，进行焙烧，再将焙烧后的物料进行还原，以得到用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂；进行焙烧时，焙烧温度为200–500℃，焙烧时间为1—5小时，焙烧气氛为空气或惰性保护气体；进行还原时，还原温度为200–600℃，还原时间为1—5小时，还原气氛为一氧化碳和惰性保护气氛的混合气体，或者氢气和惰性保护气氛的混合气体。
12、在步骤3中，进行焙烧时，自室温20—25摄氏度以每分钟5—10摄氏度的速度升温至焙烧温度，焙烧温度为200–300℃，焙烧时间为3—5小时，焙烧后自然冷却至室温。
13、在步骤3中，进行还原时，自室温20—25摄氏度以每分钟5—10摄氏度的速度升温至还原温度，还原温度为200–400℃，还原时间为1—3小时，还原后直接进行一氧化碳优先氧化反应。
14、在步骤3中，惰性保护气体为氮气、氦气或者氩气。
15、在步骤3中，在一氧化碳和惰性保护气氛的混合气体中，一氧化碳的体积百分数为5—10％；在氢气和惰性保护气氛的混合气体中，氢气的体积百分数为8—12％。
16、本专利技术所述的催化剂用于一氧化碳优先氧化反应，显示出优越的低温活性和高稳定性，可实现在较宽的温度范围内的有效消除co。活性组分ru高度分散，金属利用率高，该催化剂显著提高了一氧化碳优先氧化反应的活性。
17、与现有技术相比，本专利技术以二氧化钛为载体，通过化学还原法制备催化剂，合成过程中使用还原剂对活性组分钌进行预还原，有效促进活性组分钌的均匀分散并提高催化剂活性，推动pemfc的发展和广泛应用。本专利技术提供的催化剂制备方法，操作简单，方法可靠，可重复性强，钌用量少，制备简单，成本较低，易于重复，稳定性好，显著提高了一氧化碳优先氧化的活性，有利于大规模生产和使用，对推动质子交换膜燃料电池的广泛应用具有良好的前景。本专利技术提供的催化剂，ru高度分散且稳定性优异，金属利用率高。本专利技术提供的催化剂用于一氧化碳优先氧化反应，可在很宽的温度范围内实现co的完全消除，使原料中的h2适用于pemfc的应用需求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂，其特征在于，催化剂由钌活性组分和二氧化钛载体组成，以催化剂总质量计，钌的含量是0.05–5wt％，按照下述步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂，其特征在于，以催化剂总质量计，钌的含量是0.5—5wt％。
3.根据权利要求1所述的一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂，其特征在于，在步骤1中，搅拌选择机械搅拌或者磁力搅拌，速度为每分钟300—500转。
4.根据权利要求1所述的一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂，其特征在于，在步骤2中，还原剂以其水溶液的形式加入步骤1得到的悬浊液中；所述还原剂与钌的摩尔比为(1–3)：1，加入还原剂后的反应时间为3—5小时，以使钌前驱体和还原剂充分反应；加热温度为60–90℃，搅拌选择机械搅拌或者磁力搅拌，速度为每分钟300—500转。
5.根据权利要求1所述的一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂，其特征在于，在步骤3中，进行焙烧时，自室温20—25摄氏度以每分钟5—10摄氏度的速度升温至焙烧温度，焙烧温度为200–300℃
6.一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂的制备方法，其特征在于，催化剂由钌活性组分和二氧化钛载体组成，以催化剂总质量计，钌的含量是0.05–5wt％，按照下述步骤进行：
7.根据权利要求6所述的一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤1中，搅拌选择机械搅拌或者磁力搅拌，速度为每分钟300—500转。
8.根据权利要求6所述的一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤2中，还原剂以其水溶液的形式加入步骤1得到的悬浊液中；所述还原剂与钌的摩尔比为(1–3)：1，加入还原剂后的反应时间为3—5小时，以使钌前驱体和还原剂充分反应；加热温度为60–90℃，搅拌选择机械搅拌或者磁力搅拌，速度为每分钟300—500转。
9.根据权利要求6所述的一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤3中，进行焙烧时，自室温20—25摄氏度以每分钟5—10摄氏度的速度升温至焙烧温度，焙烧温度为200–300℃，焙烧时间为3—5小时，焙烧后自然冷却至室温；进行还原时，自室温20—25摄氏度以每分钟5—10摄氏度的速度升温至还原温度，还原温度为200–400℃，还原时间为1—3小时，还原后直接进行一氧化碳优先氧化反应；惰性保护气体为氮气、氦气或者氩气；在一氧化碳和惰性保护气氛的混合气体中，一氧化碳的体积百分数为5—10％；在氢气和惰性保护气氛的混合气体中，氢气的体积百分数为8—12％。
10.如权利要求1—5任意一项所述的用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂在质子交换膜燃料电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂，其特征在于，催化剂由钌活性组分和二氧化钛载体组成，以催化剂总质量计，钌的含量是0.05–5wt％，按照下述步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂，其特征在于，以催化剂总质量计，钌的含量是0.5—5wt％。
3.根据权利要求1所述的一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂，其特征在于，在步骤1中，搅拌选择机械搅拌或者磁力搅拌，速度为每分钟300—500转。
4.根据权利要求1所述的一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂，其特征在于，在步骤2中，还原剂以其水溶液的形式加入步骤1得到的悬浊液中；所述还原剂与钌的摩尔比为(1–3)：1，加入还原剂后的反应时间为3—5小时，以使钌前驱体和还原剂充分反应；加热温度为60–90℃，搅拌选择机械搅拌或者磁力搅拌，速度为每分钟300—500转。
5.根据权利要求1所述的一种用于一氧化碳优先氧化的钌基催化剂，其特征在于，在步骤3中，进行焙烧时，自室温20—25摄氏度以每分钟5—10摄氏度的速度升温至焙烧温度，焙烧温度为200–300℃，焙烧时间为3—5小时，焙烧后自然冷却至室温；进行还原时，自室温20—25摄氏度以每分钟5—10摄氏度的速度升温至还原温度，还原温度为200–400℃，还原时间为1—3小时，还原后直接进行一氧化碳优先氧化反应；惰性保护气体为氮气、氦气或者氩气；在一氧化碳和惰性保护气氛的混合气体中，一氧化碳的体积百分数为5—10％；在氢气和惰性保护气氛的混合气体中，氢气的体积百分数为8—12％。
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：李新刚，武佩佩，田野，宋松，丁彤，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。