【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂领域，具体地涉及一种用于水-氢交换反应的疏水催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、在众多氢同位素分离手段中，水-氢交换反应由于具有分离因子高、能耗低、成本低廉等优点而得到了广泛应用，其中，疏水催化剂是水-氢交换反应中必不可少的一部分。疏水催化剂主要由活性组分和疏水载体构成，目前研究中用到的疏水催化剂主要包括pt/sdb、pt/c/ptfe、pt/c/惰性载体(pt/c/ic)三大类催化剂，这三类疏水催化剂绝大多数以颗粒状催化剂形式存在。然而，在工业化大规模应用中，规整型催化剂更具优势，规整型催化剂具有气阻低、传质传热能力强、易于放大等优点。因此，为实现疏水催化剂的大规模工业化应用需研制规整型疏水催化剂，即采用规整型载体制备疏水催化剂。
2、在目前已报道的研究中，所用到的规整型载体主要为蜂窝陶瓷堇青石、泡沫镍(fn)、泡沫碳化硅(sic)三种。文献(xu m,zhang s,wang t,et al.de novo design of apt nanocatalyst on a conjugated microporous polymer-coated honeycomb carrierfor oxidation of hydrogen isotopes[j].acs applied materials&interfaces,2022,14(6):7826-7835.)报道了以堇青石为载体制备疏水催化剂的方式，其方式为在其表面接枝具有本征疏水性的有机聚合物，但该方法中，接枝过程繁琐且疏水性较差
3、因此仍需继续研制综合性能更好的规整型疏水催化剂。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种规整型疏水催化剂，其具有良好的催化活性。
2、为此，本专利技术提供一种用于水-氢交换反应的疏水催化剂，所述疏水催化剂包括：载体，所述载体包括泡沫镍和在所述泡沫镍表面原位生长的氮掺杂碳层，所述氮掺杂碳层具有多孔结构；活性组分，所述活性组分负载在所述氮掺杂碳层上，所述活性组分包括pt；和疏水组分，所述疏水组分接枝在所述氮掺杂碳层上，所述疏水组分包括氟硅烷。
3、在一些实施方式中，所述活性组分选自pt、fe掺杂pt、ir掺杂pt、ru掺杂pt中的一种或多种。
4、在一些实施方式中，所述氟硅烷选自十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
5、在一些实施方式中，以所述载体总重量计，所述活性组分的负载量为0.1wt％-1.0wt％。
6、本专利技术第二方面提供一种疏水催化剂的制备方法，包括以下步骤：
7、s1，将包括碳源和氮源的溶液与泡沫镍置于反应釜中，在120℃-180℃下进行水热反应4h-18h，然后与碱溶液混合进行活化处理，得到在所述泡沫镍的表面原位生长有氮掺杂碳层的载体；
8、s2，用活性组分的前驱体溶液浸渍所述载体，干燥后进行还原反应，得到负载有活性组分的载体，其中，所述活性组分包括pt；
9、s3，将上述负载有活性组分的载体浸渍在含有疏水组分的溶液中12h-24h，捞出干燥6-12h得到所述疏水催化剂，其中，所述疏水组分包括氟硅烷。
10、在一些实施方式中，步骤s1中，所述活化处理包括在100℃-150℃下与所述碱溶液反应6h-24h，然后在氩气气氛下在600℃-800℃下焙烧0.5h-3h。
11、在一些实施方式中，所述氮掺杂碳层的质量与所述碱溶液中的碱的质量之比为1:1-1:3。
12、在一些实施方式中，所述碱选自koh或naoh中的一种或多种。
13、在一些实施方式中，步骤s1中，所述碳源为葡萄糖；所述氮源为尿素。
14、在一些实施方式中，步骤s2中，所述活性组分的前驱体溶液选自氯铂酸的醇溶液、氯化亚铁和氯铂酸的醇溶液、氯铱酸和氯铂酸的醇溶液、三氯化钌和氯铂酸的醇溶液，其中，所述醇为乙醇或乙二醇。
15、在一些实施方式中，所述活性组分的前驱体溶液的浓度为0.1mol/l-0.3mol/l。
16、在一些实施方式中，按照以所述原位生长有氮掺杂碳层的载体的总重量计，活性组分的负载量为0.1-1.0wt％的量加入所述活性组分前驱体溶液；所述活性组分选自pt、fe掺杂pt、ir掺杂pt、ru掺杂pt中的一种或多种。
17、在一些实施方式中，在步骤s2中，所述还原反应在氩气气氛中以氢气作为还原剂来进行，反应温度为200℃-300℃，反应时间为6h-12h。
18、在一些实施方式中，在步骤s3中，所述疏水组分的溶液为疏水组分的乙醇溶液；所述疏水组分溶液的浓度为0.1wt％-0.3wt％。
19、在一些实施方式中，所述氟硅烷选自十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
20、在本专利技术中，采用原位生长有多孔结构的氮掺杂碳层的泡沫镍作为载体，提供了性能改进的规整型疏水催化剂，其中氮掺杂碳层为负载活性组分提供结合位点，使得活性组分在载体上能够均匀分散，并且充分暴露，从而提升活性组分的利用率，提升疏水催化剂的催化活性，并且减少了贵金属的浪费。
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1.一种用于水-氢交换反应的疏水催化剂，其特征在于，所述疏水催化剂包括：
2.根据权利要求1所述的疏水催化剂，其中，所述疏水催化剂包括以下特征中的一项或多项：
3.根据权利要求1或2所述的疏水催化剂，其中，以所述载体总重量计，所述活性组分的负载量为0.1wt％-1.0wt％。
4.一种疏水催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述活化处理包括在100℃-150℃下与所述碱溶液反应6h-24h，然后在氩气气氛下在600℃-800℃下焙烧0.5h-3h。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，所述氮掺杂碳层的质量与所述碱溶液中的碱的质量之比为1:1-1:3；
7.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，步骤S1中，所述碳源为葡萄糖；所述氮源为尿素。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其中，步骤S2中，所述活性组分的前驱体溶液选自氯铂酸的醇溶液、氯化亚铁和氯铂酸的醇溶液、氯铱酸和氯铂酸的醇溶液,、三氯化钌和氯铂酸的醇溶液，其
9.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在步骤S2中，所述还原反应在氩气气氛中以氢气作为还原剂来进行，
10.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在步骤S3中，所述疏水组分的溶液为疏水组分的乙醇溶液；所述疏水组分溶液的浓度为0.1wt％-0.3wt％；
...【技术特征摘要】
1.一种用于水-氢交换反应的疏水催化剂，其特征在于，所述疏水催化剂包括：
2.根据权利要求1所述的疏水催化剂，其中，所述疏水催化剂包括以下特征中的一项或多项：
3.根据权利要求1或2所述的疏水催化剂，其中，以所述载体总重量计，所述活性组分的负载量为0.1wt％-1.0wt％。
4.一种疏水催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述活化处理包括在100℃-150℃下与所述碱溶液反应6h-24h，然后在氩气气氛下在600℃-800℃下焙烧0.5h-3h。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，所述氮掺杂碳层的质量与所述碱溶液中的碱的质量之比为1:...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜文佳，张平柱，贾青青，刘亚明，胡石林，阮皓，黄丽，吴栋，赵智，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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