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专利号: 2017103984152
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种制氢催化体系,其特征在于:所述的催化体系包含金属纳米催化剂和生物质水溶液,所述的金属纳米催化剂催化生物质水溶液制氢,所述的催化体系的制氢效率和制氢能力由氧气的量控制,所述催化体系的制氢效率随着制氢反应体系中氧气压力或浓度的升高而增加,所述氧气的量包含气相中氧气的量和溶解于水中氧气的量,所述的金属纳米催化剂为负载型金属纳米催化剂,所述负载型金属纳米催化剂包含金属纳米材料和载体,所述催化体系的反应温度为0℃~100℃;所述金属纳米材料选自元素周期表中第VIII族和/或IB族过渡金属的金属单质、金属合金、金属氧化物、核壳结构、金属硫化物和金属碳化物的任意一种或任意多种;所述负载型金属纳米催化剂的载体为MgTiO3,或者所述负载型金属纳米催化剂的载体包含元素周期表中第IA族和/或IIA族元素的氧化物、氢氧化物、碳氧化物、分子筛的任意一种或任意多种;所述的生物质选自醇、醛、酸、酮、醚、酯的任意一种或任意多种。

2.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述催化体系的反应温度为0℃~30℃。

3.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述催化体系的反应温度为室温。

4.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述催化体系的反应温度为0℃~10℃。

5.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述催化体系的反应温度为0℃。

6.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述的载体选自第IIA族元素任意一种或任意多种金属的氧化物。

7.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述的载体包含氧化镁。

8.根据权利要求7所述的催化体系,其特征在于:所述的载体为氧化镁。

9.根据权利要求7所述的催化体系,其特征在于:所述的载体为氧化镁与其他无机物的混合物,所述混合物中的氧化镁的重量比至少为10wt%。

10.根据权利要求7所述的催化体系,其特征在于:所述的载体为氧化镁与其他无机物的混合物,所述混合物中的氧化镁的重量比至少为50wt%。

11.根据权利要求7所述的催化体系,其特征在于:所述的载体为氧化镁与其他无机物的混合物,所述混合物中的氧化镁的重量比至少为80wt%。

12.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述金属纳米催化剂所包含的金属纳米材料尺寸大小在100纳米以下。

13.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述的金属纳米材料为单质金属,所述的单质金属选自Cu、Ag、Au、Co、Rh、Ir、Fe、Ru、Ni、Pt、Pd的任意一种或任意多种。

14.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述的金属纳米材料选自金属组成的合金、核壳结构和氧化物,所述的金属选自Cu、Ag、Au、Co、Rh、Ir、Fe、Ru、Ni、Pt、Pd的任意一种或任意多种。

15.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述的金属纳米材料选自Ag、Au、Cu的任意一种或任意多种形成的材料,所述的材料选自金属单质、金属合金、金属氧化物、核壳结构、金属硫化物和金属碳化物的任意一种或任意多种。

16.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述的载体选自Mg(OH)2、Ca(OH)2、CaCO3、MgCO3的任意一种或任意多种。

17.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述的载体选自Mg离子、Ca离子的任意一种或任意两种修饰的材料,所述的材料选自氧化物和分子筛的任意一种或任意两种。

18.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述载体选自MgO和Mg(OH)2的任意一种或任意两种。

19.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述的载体以任意尺寸和几何形状的成型体的形式存在。

20.根据权利要求19所述的催化体系,其特征在于:所述的载体以具有大的比表面积的几何形状存在。

21.根据权利要求19所述的催化体系,其特征在于:所述载体的比表面积为10~400m2/g。

22.根据权利要求19所述的催化体系,其特征在于:所述载体的比表面积为60~800m2/g。

23.根据权利要求19所述的催化体系,其特征在于:所述载体的比表面积为50~550m2/g。

24.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述负载型金属纳米催化剂包含相对于催化剂总重量计0.002~0.5wt%、0.2~2wt%或0.5~5wt%的金属纳米材料。

25.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述金属纳米催化剂和生物质水溶液的摩尔比为:金属纳米材料∶生物质∶水= 1~8∶200~30000∶80000~150000。

26.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述负载型金属纳米催化剂中金属纳米材料和载体的质量配比为:0.2~5∶80~200。

27.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述的醇选自C1至C12的脂肪醇、芳香醇和不饱和醇的任意一种或任意多种。

28.根据权利要求27所述的催化体系,其特征在于:所述的醇选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇的任意一种或任意多种。

29.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述的醛选自C1至C12的脂肪醛、酯环醛、芳香醛、萜烯醛的任意一种或任意多种。

30.根据权利要求29所述的催化体系,其特征在于:所述的醛选自甲醛、乙醛、丙醛、正丁醛、异丁醛、环己烷甲醛、苯甲醛、苯乙醛的任意一种或任意多种。

31.根据权利要求1所述的催化体系,其特征在于:所述的酸选自C1至C12的脂肪酸和芳香酸的任意一种或任意多种。

32.根据权利要求31所述的催化体系,其特征在于:所述的酸选自甲酸、抗坏血酸、乙二胺四乙酸的任意一种或任意多种。

33.一种制氢体系,其特征在于:所述的制氢体系包含权利要求1-32任一项所述的催化体系和氧气,所述制氢体系的制氢效率和制氢能力由氧气的量控制,所述制氢体系的制氢效率随着制氢反应体系中氧气压力或浓度的升高而增加,所述氧气的量包含气相中氧气的量和溶解于水中氧气的量,所述制氢体系的反应温度为0℃~100℃。

34.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述的制氢体系还进一步包括反应器和第二载体,所述第二载体用于负载所述的金属纳米催化剂。

35.根据权利要求34所述的制氢体系,其特征在于:所述的第二载体是具有负载功能的有机物或无机物,所述的第二载体选自陶瓷、玻璃、纤维、布料、塑料、涂料、分子筛的任意一种或任意多种。

36.根据权利要求34所述的制氢体系,其特征在于:所述反应器是指将负载后的催化剂固定的器件,所述的反应器选自光反应器、电极系统、热能利用系统的任意一种或任意多种,所述的光反应器是指能够发生光催化反应和光化学反应的反应器,所述的电极系统是指能够利用氢气发电的系统,所述热能利用系统是指能够利用氢气供热的系统。

37.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述的制氢体系包含助剂,所述的助剂选自KOH、NaOH、K2CO3、Na2CO3、甲酸钠、乙二胺的任意一种或任意多种。

38.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述制氢体系的反应温度为0℃~

30℃。

39.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述制氢体系的反应温度为室温。

40.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述制氢体系的反应温度为0℃~

10℃。

41.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述制氢体系的反应温度为0℃。

42.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述制氢体系的反应温度为23±5℃。

43.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述制氢体系的反应温度为80℃。

44.根据权利要求33-34任一项所述的制氢体系,其特征在于:所述金属纳米催化剂的浓度为0.1~20克/升。

45.根据权利要求33-34任一项所述的制氢体系,其特征在于:所述金属纳米催化剂的浓度为15~120克/升。

46.根据权利要求33-34任一项所述的制氢体系,其特征在于:所述金属纳米催化剂的浓度为90~500克/升。

47.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述生物质原料为醛,所述醛的浓度为0.01~2摩尔/升。

48.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述生物质原料为醛,所述醛的浓度为1~10摩尔/升。

49.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述生物质原料为醛,所述醛的浓度为5~20摩尔/升。

50.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述氧气压力为0.01~0.5兆帕。

51.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述氧气压力为0.3~1兆帕。

52.根据权利要求33所述的制氢体系,其特征在于:所述氧气压力为0.5~10兆帕。

53.权利要求1-32任一项所述的催化体系在制氢、能源化工、电池、水处理、室内空气净化除醛、碳氢键活化或制备含氢水中的用途。

54.权利要求33-52任一项所述的制氢体系在制氢、能源化工、电池、水处理、室内空气净化除醛、碳氢键活化或制备含氢水中的用途。