本技术介绍了一种纳米氧化铜催化剂的制备技术,涉及将纳米氧化铜颗粒与可溶性铈盐在水中混合,随后在真空或保护气氛下进行水热反应,以改善纳米氧化铜颗粒表面的特性。
背景技术
氢气作为替代化石能源的一种清洁能源在推动燃料电池发展方面具有巨大的潜力。然而,由于氢的物理和化学限制,涉及氢的安全储存和运输的问题对这一重大课题具有挑战性。与气态储氢相比,利用具有高储氢能力的甲醇(CH3
OH,一种理想的氢载体)等液体燃料原位制氢,不仅可以实现氢的安全储存和运输,还为燃料电池系统的应用提供了一种替代解决方案。此外,甲醇还可以从化石燃料、可再生生物质和二氧化碳加氢等多种途径获得。值得注意的是,甲醇蒸汽重整(MSR)是一种经济有效的方法,因为其能量利用合理、过程控制简便,而且在相对温和的反应条件下氢气产率高,因此在能源化学和异相催化领域引起了广泛的兴趣。
在MSR反应中,评估催化剂活性和产物选择性至关重要。在MSR中使用的各种催化剂中,Cu基催化剂更具有吸引力伴随着具有低成本、令人满意的低温活性,和高的H2
选择性等优点。然而,由于Cu的塔曼温度较低(407℃),Cu纳米颗粒作为合适的活性成分容易发生团聚和烧结。因此,一个有效的解决该问题的方法是选择合适的助剂(如SiO2
,Al2
O3
,ZnO和CeO2
)从而提高Cu基催化剂中Cu的催化性能和热稳定性。尤其是二氧化铈,因其具有特殊的氧化还原性能,因此兼具在MSR反应中抑制碳沉积和减少副产物CO的功能。制备铜基催化剂的方法多种多样,如CVD、溶胶-凝胶和共沉淀。然而,这些方法涉及多个加工步骤,而且催化剂的合成相当复杂(如添加特定添加剂)。因此,通过简单易行的方法制备用于MSR反应的新型高效铜基催化剂更具吸引力。在现有技术中,Ce基纳米材料可以在Ce(NO3
)3
溶液中通过水热反应原位生长在载体表面,这不仅增加了比表面积,还提高了催化性能。
但是,仅将Ce基纳米材料负载在载体表面,其提高的催化性能仍然有限,而且也会存在耐用性的问题。
实现思路