一种负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法

①课题来源与背景 本课题来源于国家自然科学基金委面上基金项目（金颗粒在硅胶上的表面稳定及其催化环己烷氧化的性能，21376005）。针对当前能源危机，开展甲酸储氢材料高效脱氢催化剂的开发研究工作；随着当前能源危机及环境问题日益严重，寻找替代传统化石能源的新能源迫在眉睫，氢能被认为是21世纪推进能源革命的新能源，其具有来源广泛、清洁、能量密度大等优点。尤其是当前大规模制氢技术已发展为较为成熟，这为氢能广泛应用提供了基础。氢气通常为气体，且密度较低，这就决定其存储运输较为困难。当前，工业大规模使用的通常是高压压缩储氢，这对储氢材料的材质有较高要求，储氢量有限，且氢气有泄漏的危险。因而，寻求新的高效储氢方法是实现氢气大规模使用的关键。甲酸储氢是近年来研究的热点，其具有储氢量大、运输安全、使用方便等优点。对于其大规模应用的关键在于开发出高效的脱氢催化剂。

②技术原理及性能指标 本技术通过发生脱氢反应生成氢气，同时存在着严重的脱水副反应。如何实现甲酸高效反应生产氢气，对于此过程并非简单根据对比文件及相关经验就可以完成催化剂的设计和构建。本技术的原理综合了催化剂的表面结构、竞争反应的相关机理及催化剂设计原理才构建出该催化剂。通过浸渍还原法合成负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂，该催化剂表现出双金属之间的协同作用以及金属与载体之间的协同作用，通过调控该双重协同作用来改善催化剂的催化性能。使用该催化剂用移动床合成1,3-丁二烯，其性能指标为：选择性高达100%以上，催化活性为100h-1以上。

③技术的创造性与先进性 本发明针对现有技术的不足，提供一种负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法。该催化剂在甲酸脱氢反应过程中表现出优异的催化活性和稳定性。该技术创造性地将双金属AgPd和载体C3N4结合，充分利用合金的协同效应和合金与载体之间的协同效应，有效地提高了催化剂的活性和使用寿命，技术在国内领先。

④技术的成熟程度，适用范围和安全性 本技术在实验室开展长周期催化剂寿命考察，催化剂性能较为稳定，小试过程表现出良好的活性和稳定性，技术较为成熟。该技术适用于氢燃料电池中储氢材料可逆储放氢过程，尤其是有序脱氢供给燃料电池使用，技术安全性较高。

⑤应用情况及存在的问题 由于氢燃料电池中氢能源的应用是一个复杂的综合性问题，需要考虑放氢与燃料电池的匹配程度。目前，尚缺少放氢过程与燃料电池匹配实验。在氢燃料电池应用中仍需相关组合使用问题探究。

①课题来源与背景本课题来源于国家自然科学基金委面上基金项目（金颗粒在硅胶上的表面稳定及其催化环己烷氧化的性能,21376005）,针对当前能源危机,开展甲酸储氢材料高效脱氢催化剂的开发研究工作;随着当前能源危机及环境问题日益严重,寻找替代传统化石能源的新能源迫在眉睫,氢能被认为是21世纪推进能源革命的新能源,其具有来源广泛、清洁、能量密度大等优点,尤其是当前大规模制氢技术已发展为较为成熟,这为氢能广泛应用提供了基础。氢气通常为气体,且密度较低,这就决定其存储运输较为困难,当前,工业大规模使用的通常是高压压缩储氢,这对储氢材料的材质有较高要求,储氢量有限,且氢气有泄漏的危险。因而,寻求新的高效储氢方法是实现氢气大规模使用的关键。甲酸储氢是近年来研究的热点,其具有储氢量大,运输安全,使用方便等优点。对于其大规模应用的关键在于开发出高效的脱氢催化剂。②技术原理及性能指标本技术通过发生脱氢反应生成氢气,同时存在着严重的脱水副反应,如何实现甲酸高效反应生产氢气,对于此过程并非简单根据对比文件及相关经验就可以完成催化剂的设计和构建。本技术的原理综合了催化剂的表面结构、竞争反应的相关机理及催化剂设计原理才构建出该催化剂,通过浸渍还原法合成负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂,该催化剂表现出双金属之间的协同作用以及金属与载体之间的协同作用,通过调控该双重协同作用来改善催化剂的催化性能。使用该催化剂用移动床合成1,3-丁二烯,其性能指标为：选择性高达100%以上,催化活性为100h-1以上。③技术的创造性与先进性 本发明的针对现有技术的不足,提供一种负载型Ag-Pd/C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法,该催化剂在甲酸脱氢反应过程表现出优异的催化活性和稳定性。该技术创造性的将双金属AgPd和载体C3N4结合,充分利用合金的协同效应和合金与载体之间的协同效应,有效的提高了催化剂的活性和使用寿命,技术在国内领先。④技术的成熟程度,适用范围和安全性本技术在实验室开展长周期催化剂寿命考察,催化剂性能较为稳定,小试过程表现出良好的活性和稳定性,技术较为成熟,该技术适用于氢燃料电池中储氢材料可逆储放氢过程,尤其是有序脱氢供给燃料电池使用,技术安全性较高。⑤应用情况及存在的问题; 由于氢燃料电池中氢能源的应用是一个复杂的综合性问题,需要考虑放氢与燃料电池的匹配程度,目前,尚缺少放氢过程与燃料电池匹配实验。在氢燃料电池应用中仍需相关组合使用问题探究。