專利名稱：氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氫氣純化催化劑及其制備方法，尤其是涉及一種氫氣催化脫氧制備高純氫催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展和人類生活水平的提高，能源消耗量日益增加。地球上儲存的化石能源是有限的，由于大量開采，儲量迅速減少，化石能源逐漸枯竭。目前，能源危機(jī)成為世界各國關(guān)注的問題，開發(fā)新能源已成為各個(gè)國家的重大國策。氫能來源廣泛，且無色、無毒、無味，便于儲存和運(yùn)輸，對環(huán)境無污染，被譽(yù)為“清潔”的新能源，是未來公認(rèn)的除了電以外，一種重要的二次能量載體。高純氫通常是指純度在99. 999%以上的氫氣?？蓮V泛應(yīng)用于化學(xué)、電子、能源、冶金、電力等工業(yè)部門，作為未來戰(zhàn)略發(fā)展的重點(diǎn)，高純氫將是未來研究的重點(diǎn)。工業(yè)上常用的氫氣純化方法主要有以下幾種I)吸附脫氧是通過合適吸附劑選擇性除去各種氣體雜質(zhì)的方法，又分為低溫吸附法和變壓吸附法。這種方法氫氣回收率低，操作復(fù)雜，吸附床層需再生，工藝繁瑣。2)化學(xué)吸收脫氧，即脫氧劑中的活性組分與氧反應(yīng)生產(chǎn)氧化物，氧被吸收，然后再通氫氣使脫氧劑再生。常用的活性組分有鐵、銅、錳、鎳等非貴金屬脫氧劑。此方法的優(yōu)點(diǎn)是非貴金屬脫氧劑脫氧深度好、價(jià)格便宜，但脫氧劑需要周期性再生，容易造成活性組分流失，影響氫氣純度。3)催化劑脫氧，即選取合適的催化劑使氫氣中的少量氧氣與氫氣反應(yīng)生成水達(dá)到脫氧的作用。此種催化劑的活性成分多為鈀、鉬等貴金屬。此種催化劑催化效率高，且具有操作溫度區(qū)域?qū)挘に嚭唵蔚葍?yōu)點(diǎn)。但由于催化劑活性組分主要為貴金屬元素，因此成本高，多數(shù)專利報(bào)道氫氣純化催化劑活性組分含量較高，不利于推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑，其特征在于，該催化劑是一種由多金屬組分作為活性組分負(fù)載在載體上的催化劑，所述的活性組分由主活性組分和助活性組分按摩爾比1: (O. 01 I)組成，所述的活性組分含量為載體重量的O.1 15%。所述的主活性組分為金屬鉬或金屬鈀或兩者混合物；所述的助活性組分為過渡金屬元素或稀土元素一種或幾種。所述的過渡金屬元素為鐵、鈷、鑰、鎳或錳的一種或幾種，所述的稀土元素為鑭、鋪、鈧或釹的一種或幾種。
所述的過渡金屬元素為鎳或鑰的一種或兩種；所述的稀土元素為鑭、鈰的一種或兩種。所述的載體為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、蒙脫土、高嶺土中的一種或幾種。一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑的制備方法，其特征在于，將活性組份的前驅(qū)體按比例配制成浸潰液，將載體浸潰在浸潰液中I 48h，經(jīng)100 150°C干燥6 10h、300 800°C焙燒4 6h，然后通入氫氣在300 500°C活化10 16h得到催化劑。所述的活性組份的前驅(qū)體為硝酸鹽、醋酸鹽或氯化物中的任意一種。所述的載體浸潰在浸潰液中的時(shí)間為6_24h，干燥的溫度為120 150°C，焙燒的溫度為300 600°C。一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述的催化劑用于氫氣催化脫氧制備高純氫，所述的氫氣為普氫，制備過程中的操作溫度為100 200°C，操作壓力O 2MPa。所述的氫氣為電解水制備的得到普氫，所述的操作溫度為120 180°C，所述的操作壓力為O 0.6MPa。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)本發(fā)明催化劑由于使用了過渡金屬或稀土元素作為助活性組分，所以貴金屬使用量較低，而且貴金屬與過渡金屬或稀土元素互配活性更高；(2)本發(fā)明催化劑制備原料易得，制備簡單，成本低廉，運(yùn)輸儲存安全；(3)本發(fā)明催化劑用作氫氣純化，操作溫度低，氣體壓力范圍廣，所得產(chǎn)品氣體純度高，可達(dá)99.99995%以上；(4)本發(fā)明經(jīng)濟(jì)性和使用價(jià)值良好，具有較好的推廣前景。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1取8g Pd (NH3) 4Cl2、3g (NH4) 6Μο7024.4Η20溶于去離子水中，得到活性組分浸潰液，將40g氧化鋁加入到浸潰液中，攪拌均勻，浸潰12h，浸潰后在130°C下干燥6h，在500°C下焙燒5h，之后通氫氣在400°C活化處理12h，即得到本發(fā)明所述多金屬組分負(fù)載型催化劑。其中，主活性組份與助活性組份的摩爾比為1: 0.52 ;催化劑活性組份含量為載體重量的12.75%。電解水得到的普氫經(jīng)溫度為150°C、壓力為0.4MPa純化處理后，得到氫氣純度達(dá)到 99.9999% ο實(shí)施例2取5g Pd(NH3)4Cl2^gNi (NO3)2.6H20、2gLa (NO3) 3.6H20 溶于去離子水中，得到活性組分浸潰液，將40g氧化鋁加入到浸潰液中，攪拌均勻，浸潰12h，浸潰后在130°C下干燥6h，在500°C下焙燒4h，之后通氫氣在400°C活化處理12h，即得到本發(fā)明所述多金屬組分負(fù)載型催化劑。 其中，主活性組份與助活性組份的摩爾比為1: 0.56 ;催化劑活性組份含量為載體重量的8.03%。
電解水得到的普氫經(jīng)溫度為160°C、壓力為0.4MPa純化處理后，得到氫氣純度為99.999%。實(shí)施例3取4gPd (NH3) 4Cl2、2gH2PtCl6.6H20、2g Ni (NO3) 2.6H20、Ig(NH4) 6Mo7024.4H20 溶于20g去離子水中，得到活性組分浸潰液，將50g 二氧化鈦加入到浸潰液中，攪拌均勻，浸潰15h，浸潰后在130°C下干燥8h，在500°C下焙燒6h，之后通氫氣在400°C活化處理12h，即得到本發(fā)明所述多金屬組分負(fù)載型催化劑。其中，主活性組份與助活性組份的摩爾比為1: 0.67;催化劑活性組份含量為載體重量的7.83%。電解水得到的普氫經(jīng)溫度為160°C、壓力為0.3MPa純化處理后，得到氫氣純度達(dá)99.9995% ο實(shí)施例4取3g Pd(NH3)4Cl2^g H2PtCl6.6H20、4g Ni (NO3)2.6H20 溶于 20g 去離子水中，得到活性組分浸潰液，將40g 二氧化硅加入到浸潰液中，攪拌均勻，浸潰12h，浸潰后在130°C下干燥8h，在500°C下焙燒6h，之后通氫氣在400°C活化處理12h，即得到本發(fā)明所述多金屬組分負(fù)載型催化劑。其中，主活性組份與助活性組份的摩爾比為1: 0.88 ;催化劑活性組份含量為載體重量的6.94%。電解水得到的普氫經(jīng)溫度為180°C、壓力為0.4MPa純化處理后，得到氫氣純度為99.9999% ο`實(shí)施例5取2gPd (NH3) 4Cl2、2gH2PtCl6.6H20、IgNi (NO3) 2.6Η20、0.5g (NH4) 6Μο7024.4H20、
0.5gLa (NO3) 3.6Η20、0.5gCe (NO3) 3.6Η20溶于20g去離子水中，得到活性組分浸潰液，將40g二氧化硅加入到浸潰液中，攪拌均勻，浸潰18h，浸潰后在130°C下干燥10h，在500°C下焙燒6h，之后通氫氣在400°C活化處理12h，即得到本發(fā)明所述多金屬組分負(fù)載型催化劑。其中，主活性組份與助活性組份的摩爾比為1: 0.87;催化劑活性組份含量為載體重量的6.97%。電解水得到的普氫經(jīng)溫度為180°C、壓力為0.6MPa純化處理后，得到氫氣純度可達(dá) 99.99995% ο實(shí)施例6取2gPd (NH3)4Cl2'Ig (NH4) 6Μο7024.4Η20、0.5gLa (NO3)3.6Η20、0.5gCe (N03)s.6H20溶于20g去離子水中，得到活性組分浸潰液，將40g 二氧化硅加入到浸潰液中，攪拌均勻，浸潰15h，浸潰后在130°C下干燥10h，在500°C下焙燒6h，之后通氫氣在400°C活化處理12h，即得到本發(fā)明所述多金屬組分負(fù)載型催化劑。其中，主活性組份與助活性組份的摩爾比為1: 0.69 ;催化劑活性組份含量為載體重量的5.35%。電解水得到的普氫經(jīng)溫度為180°C、壓力為0.1MPa純化處理后，得到氫氣純度為99.99993% ο實(shí)施例7
一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑，該催化劑是一種由多金屬組分作為活性組分負(fù)載在載體蒙脫土上的催化劑，所述的活性組分由主活性組分Pt和助活性組分鐵按摩爾比1: O. 01組成，所述的活性組分含量為蒙脫土重量的O.1 %。上述催化劑通過以下方法制得將Pt(N03)2、Fe(NO3)3配制成浸潰液，將蒙脫土浸潰在浸潰液中l(wèi)h，經(jīng)100°C干燥10h、300°C焙燒6h，然后通入氫氣在300°C活化16h得到催化劑。電解水得到的普氫經(jīng)溫度為100°C、壓力為2MPa純化處理后，得到氫氣純度為99. 9999% ο實(shí)施例8一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑，該催化劑是一種由多金屬組分作為活性組分負(fù)載在載體高嶺土上的催化劑，所述的活性組分由主活性組分Pd和助活性組分Co按摩爾比1:1組成，所述的活性組分含量為高嶺土重量的15%。上述催化劑通過以下方法制得將Pd (OAc) 2、Co (OAc)2配制成浸潰液，將高嶺土浸潰在浸潰液中48h，經(jīng)150°C干燥6h、800°C焙燒4h，然后通入氫氣在500°C活化IOh得到催化劑。電解水得到的普氫經(jīng)溫度為200°C、壓力為OMPa(常壓)純化處理后，得到氫氣純度為 99. 99999% ο
權(quán)利要求
1.一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑，其特征在于，該催化劑是一種由多金屬組分作為活性組分負(fù)載在載體上的催化劑，所述的活性組分由主活性組分和助活性組分按摩爾比1: (0.0l I)組成,所述的活性組分含量為載體重量的0.1 15%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑，其特征在于，所述的主活性組分為金屬鉬或金屬鈀或兩者混合物；所述的助活性組分為過渡金屬元素或稀土元素一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑，其特征在于，所述的過渡金屬元素為鐵、鈷、鑰、鎳或錳的一種或幾種，所述的稀土元素為鑭、鈰、鈧或釹的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑，其特征在于，所述的過渡金屬元素為鎳或鑰的一種或兩種；所述的稀土元素為鑭、鈰的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑，其特征在于，所述的載體為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、蒙脫土、高嶺土中的一種或幾種。
6.一種如權(quán)利要求1所述的氫 氣催化脫氧制備高純氫用催化劑的制備方法，其特征在于，將活性組份的前驅(qū)體按比例配制成浸潰液，將載體浸潰在浸潰液中I 48h，經(jīng)100 150°C干燥6 10h、300 800°C焙燒4 6h，然后通入氫氣在300 500°C活化10 16h得到催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑的制備方法，其特征在于，所述的活性組份的前驅(qū)體為硝酸鹽、醋酸鹽或氯化物中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑的制備方法，其特征在于，所述的載體浸潰在浸潰液中的時(shí)間為6-24h，干燥的溫度為120 150°C，焙燒的溫度為 300 600。。。
9.一種如權(quán)利要求1所述的氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述的催化劑用于氫氣催化脫氧制備高純氫，所述的氫氣為普氫，制備過程中的操作溫度為100 200°C，操作壓力O 2MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述的氫氣為電解水制備的得到普氫，所述的操作溫度為120 180°C，所述的操作壓力為O 0.6MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氫氣催化脫氧制備高純氫用催化劑及其制備方法和應(yīng)用，催化劑以鈀或鉑為主要催化劑活性組份，同時(shí)添加劑少量稀土元素及過渡金屬作為助催化劑組份，與催化劑載體通過浸漬、干燥、焙燒制得。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明催化劑制備原料易得，制備簡單，成本低廉，運(yùn)輸儲存安全。利用其進(jìn)行氫氣純化，操作溫度低，氣體壓力范圍廣，所得產(chǎn)品氣體純度高，可達(dá)99.99995％。
文檔編號C01B3/50GK103071488SQ201310008180
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者楊維成, 羅勇, 張曉明, 郝敏, 譚樹波, 馬建新, 宣維君 申請人:上?；ぱ芯吭? 上?；ぴ呵嗬谔胤N氣體有限公司