一种先进Pd基异质结构甲酸脱氢催化剂及其制备方法

本发明属于甲酸脱氢，具体地，涉及一种先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，甲酸凭借其易获取性、便捷的储运条件、高氢体积密度以及无毒特性，在众多储氢材料中脱颖而出，备受瞩目。作为甲酸分解的主流多相催化剂，钯基负载型催化剂虽应用广泛，但仍面临活性不足及易因纳米粒子团聚而导致的进一步失活挑战。为解决这一问题，催化剂载体的引入被视为有效途径。然而，要使这类催化剂更贴近实际应用，当前用于承载钯纳米粒子的多孔载体尚存优化空间。具体而言，理想的催化剂载体应具备高比表面积，以实现对钯纳米粒子的高效分散与负载；同时，载体表面应富含分散均匀的杂原子，用以稳固负载的钯纳米粒子，防止其聚集，从而进一步提升催化剂的整体性能与稳定性。

2、现有技术中制备pd基异质结构催化剂的方法主要有水热法、逐步退火法等，如文献《designing a robustpalladium catalyst forformic acid dehydrogenation》报道了通过逐步退火法合成pd基催化剂，首先将蜜胺(10mmol)和异三聚氰酸(10mmol)溶解在85℃的蒸馏水中(每种100cm3)，形成溶液a和溶液b。然后将溶液b加入溶液a，85℃搅拌4小时。通过离心收集得到的白色固体复合物经过85℃干燥过夜。最后，在氮气氛下，将复合物在600℃条件下(升温速率5℃/min)焙烧4小时，得到pcn。然后将pdcl2溶解在0.5m盐酸中，然后加入pcn(500mg)。悬浮液超声处理1小时，室温搅拌6小时，然后旋转蒸发去除水分，最后在85℃干燥过夜。褐色粉末经研磨后，在氮气氛下在300℃条件下处理5小时(升温速率5℃/min)。得到的粉末通过离心法用1m氨水(50cm3)洗涤三次，然后在85℃干燥过夜。最后，将粉末在氮气氛下再次在300℃条件下(升温速率2℃/min)煅烧5小时，得到最终产物。

3、这种方法制备的材料对于工艺要求极高，以及对相应的实验条件如温度，真空等参数的控制及其严格，使得该种方法制备催化材料比较困难，并且其制备出的形貌所产生的比表面积较小，比电容较低，这阻碍了在高性能甲酸脱氢催化中的应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明目的在于提供一种先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂及其制备方法，制备的先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂具有较高的比表面积以及较为丰富的孔径结构，相比于其他方法制备的催化剂材料具有更好的表面渗透性和更多的活性位点，提升了甲酸脱氢的性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、按照本发明的第一方面，提供了一种先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂制备方法，包括：

4、1)将可溶性锆盐、2-氨基对苯二甲酸和浓盐酸溶解于二甲酰胺溶剂中得到混合溶液，可溶性锆盐和2-氨基对苯二甲酸的摩尔比为1:1～2；

5、2)将所得混合溶液装入反应釜进行溶剂热反应，反应温度为120℃～160℃，反应时间为24h～36h；

6、3)溶剂热反应后依次进行离心，烘干，研磨，得到粉末样品；

7、4)将所得粉末样品在氮气氛围中进行退火，退火温度700℃～1100℃，退火时间为5h～7h，升温至退火温度的升温速率为3℃/min～5℃/min，退火的降温速率为3℃/min～5℃/min，降低到室温，研磨得到前驱体；

8、5)将所得前驱体加入钯盐、nabh4搅拌均匀后依次进行离心，烘干，研磨，得到先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂。

9、进一步，步骤1)中可溶性锆盐为氯化锆、硝酸锆或硫酸锆。

10、根据本发明具体实施例，步骤1)中浓盐酸体积为4ml～6ml。

11、根据本发明具体实施例，步骤3)中烘干温度为60℃～80℃，时间为12h～18h。

12、根据本发明具体实施例，步骤5)中钯盐和nabh4的质量比为1：1。

13、根据本发明具体实施例，步骤5)中钯盐选用h2pdcl4。

14、根据本发明的第二方面，提供了一种由上述先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂制备方法制备的先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂，所述先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂的比表面积为330m2/g～480m2/g。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明制备的先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂具有较高的比表面积以及较为丰富的孔径结构，相比于其他方法制备的先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂具有更好的表面渗透性和更多的活性位点，提升了甲酸脱氢的性能。

技术特征：

1.一种先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂制备方法，其特征在于，步骤1)中可溶性锆盐为氯化锆、硝酸锆或硫酸锆。

3.根据权利要求1所述的先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂制备方法，其特征在于，步骤1)中浓盐酸体积为4ml～6ml。

4.根据权利要求1所述的先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂制备方法，其特征在于，步骤3)中烘干温度为60℃～80℃，时间为12h～18h。

5.根据权利要求1所述的先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂制备方法，其特征在于，步骤5)中钯盐和nabh4的质量比为1：1。

6.根据权利要求1所述的先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂制备方法，其特征在于，步骤5)中钯盐选用h2pdcl4。

7.一种由权利要求1-6中任意一项所述的先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂制备方法制备的先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂，所述先进pd基异质结构甲酸脱氢催化剂的比表面积为330m2/g～480m2/g。

技术总结
本发明公开了一种先进Pd基异质结构甲酸脱氢催化剂及其制备方法，属于甲酸脱氢技术领域，包括以下制备步骤：将可溶性锆盐、2‑氨基对苯二甲酸和浓盐酸溶解于二甲酰胺溶剂中得到混合溶液；将混合溶液装入反应釜进行溶剂热反应；依次进行离心，烘干，研磨，得到粉末样品；将粉末样品进行退火，研磨得到前驱体；将前驱体加入钯盐、NaBH<subgt;4</subgt;搅拌均匀后依次进行离心，烘干，研磨，得到先进Pd基异质结构甲酸脱氢催化剂。本发明制备的先进Pd基异质结构甲酸脱氢催化剂具有330m<supgt;2</supgt;/g～480m<supgt;2</supgt;/g的比表面积和以及较为丰富的孔径结构，相比于其他方法制备的电极材料具有更好的表面渗透性和更多的活性位点，提升了甲酸脱氢的性能。

技术研发人员：颜岩,刘鑫,孟泽硕,郝秀峰
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11