Способ приготовления катализатора для выделения водорода из воды

 

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ KATAЖЗАТОРА ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА ИЗ ВОДЫ, включающий обработку носителя соединением металла группы платины и активацию катализатора, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью и стабильностью при работе в водной среде при рН от О до 14, в качестве носителя используют гранулированные аминные аниониты, а активацию проводят водорастворим згм соединением с отрицательным электрохимическим восстановительным потен1щалом ю в водном растворе. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕО 1УБЛИК (5l)4 В 01 J 37/00, 23/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3382659/23-04 (22) 18.01.82 (46) 30 .08.85. Бюл. N - 32

* (72) Е.P.Áóÿíoâà, А.И.Кокорин, В.Н.Пармон и К.И,Замараев (71) Ордена Трудового Красного

Знамени институт катализа СО АН СССР (53) 66.097.3(088.8) (56) 1. M.S.Mrigton, Photoelectrochemical reduction of methylviologen

in aqueous media at p-type silicon

evolving dihydrogen, J.Amer. Chem.

Soc. ч, 101, 1979, р, 7721 (прототип).

„„SU„„1129778 A (54) (57) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА ИЗ

ВОДЫ, включающий обработку носителя соединением металла группы платины и активацию катализатора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью и стабильностью при работе в водной среде при рН от 0 до 14, в качестве носителя используют гранулированные аминные аниониты, а активацию проводят водорастворимым соединением с отрицательным электрохимическим восстановительным потенциалом в водном растворе.

1129778

Изобретение относится к способам приготовления катализаторов для процесса выделения водорода из воды под действием сильных одноэлектронных восстановителей, в том числе в фотокаталитических системах.

Ближайшим решением поставленной задачи является способ приготовления катализатора для выделения водорода иэ воды путем пропитки носителя-асбеста соединением платины с последующей активацией полученного катализао тора нагреванием его при 400-500 С в токе водорода (11.

Недостатками такого способа явля- IS ются получение катализатора, в котором частицы металла весьма массивны (их размер порядка и более сотен 1), в связи с чем удельная активность катализатора (т.е. в пересчете на ко-20 личество благородного металла) невелика: удельная активность катализатора, измеренная по скорости выделения водорода, достигает 100-200 моль

Н>/моль Р ч. Катализатор .нестабилен 25 в сильнокислой или сильнощелочной водной среде.

Целью изобретения является получение катализатора с повьппенной активностью и стабильностью при работе в водной среде при рН от О. до 14.

Эта цель достигается описываемым способом приготовления катализатора для выделения водорода из воды, заключающимся в обработке носителя, 35 в качестве которого используют гранулированные аминные аниониты, соединением металла группы платины и активации катализатора, которую проводят водорастворимым соединением, 40 с отрицательным электрохимическим восстановительным потенциалом в водной среде.

Отличительными признаками настоящего способа являются использование 45 в качестве носителя указанных анионитов, а также определенные условия активации катализатора.

Настоящий способ позволяет получить катализатор с повьппенной актив" SO ностью 500-1000 моль Н /моль мет.ч, которую он сохраняет в водных растворах при рН от 0 до 14, Способ осуществляют следующим образом. 53 IOO г гранул частичного сшитого аминного анионита инкубируют в 5-10л

10 -10 N спиртового или иного раствора солей или иных растворимых соединений металлов платиновой группы в течение 10-100 ч при 0-100 С и интенсивном перемешивании. Гранулы с металлокомплексом изолируют от раствора, промывают в течение 0,510 ч в спирте, Ъоде или иных растворителях, высушивают и подвергают ак» тивации путем мягкого восстановления в водном 10 -10 "М растворе. водорастворимых соединений с отрицательным электрохимическим восстановительным потенциалом при рН от -0,5 до +0,7.

В качестве аминного анионита.используют хлорметилированные сополимеры стирола с дивинилбензолом, аминированные этилендиамином (АН-221), диэтилентриамином (АН-511) или триэтилентетрамином (АН-521) .

В качестве водорастворимых соединений с отрицательным электрохимиб ческим восстановительным потенциалом используют, например, органичес-. кий катион-радикал метилвиологена, аквокатионы V +, Cr +, Eu2+ .

Приготовленный катализатор используют в фотокаталитической системе выделения водорода из воды.

Изобретение иллюстрируются следующими примерами.

Пример 1. 0,5 r гранул частично сшитого полиэтиленимина (анионит АН-221) инкубируют в 40 мп

4 -10 M спиртового раствора RhC1S в течение 36 ч при комнатной температуре при интенсивном перемешивании.

При этом гранулы полимера приобретают розовый цвет, свидетельствующий об образовании металлокомплекса с полимерным носителем, Гранулы с металлокомплексом изолируют от раствора, промывают по 1,5 ч в спирте и воде, высушивают и подвергают активации путем мягкого восстановления в водном 10 " М растворе ванадия (П) при рН 1. При этом гранулы приобретают темный цвет, .свидетельствующий об образовании фазы металлического родия. Рентгенофазовый анализ указывает на образование металс лических частиц размером менее 30 А.

Приготовленный катализатор используют в фотокаталитической системе выделения водорода из воды. Активированные гранулы катализатора вносят в подкисленный до рН 5 водный раствор следующего состава: 10" М трисРедактор Л. Утехина Техред Ж. Кастелевич Корректор И. Эрдейи

Заказ 5773/4 Тираж 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., и. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 14

1129 бипиридильного комплекса рутения (П) фотокатализатор, 10 2М метилвиологена, 10-"М зтилендиаминтетрауксусной кислоты; при освещении данного раствора видимым светом в растворе проис- » .ходит накопление восстановленной формы метилвиологена, которая является сильным одноэлектронным восстановлением и с помощью внесенного катализатора выделяет из воды газообразный !!! водород.

Удельная активность катализатора, измеренная по скорости. выделения водорода иэ водного 10 М раствора

V + с рН 2 достигает 500 моль Н /моль!» металла ч. Катализатор стабилен в водной среде с рН от -0,5 до +14.

Пример 2. Аналогичен примеру 1; .используют водный раствор с концентрацией RhC1> 10 М и рН=З. 2р

Образовавшийся металлокомплекс имеет желтоватый цвет; после активации катализатора частицы металлической

D фазы имеют размер менее 20 А, при этом часть ионов металла остается 2» в.виде каталитически активных металлокомплексов с полимером.

Удельная активность катализатора

700 моль Н /моль металла ч катализатор стабилен при работе в водной среде с рН от -0,5 до +14 °

Пример 3. Аналогичен примеру .1; в качестве исходного соединения металла используют хлорид палладия. Активацию проводят в водном растворе хрома (П). Частицы металлической фазы имеют размер менее 20 А.

Удельная активность 500 моль H2/ìîëü металла ч, катализатор стабилен в водной среде с рН от -0,5 до +14.

Пример 4. Аналогичен примеру 1; в качестве исходного соединейия металла используют хлорат платины, Активацию проводят в водном растворе европия (П). Частицы металличес4» кой фазы имеют размер менее 15

778 4

Удельная активность 1000 моль H>/моль металла ч, катализатор стабилен

:в водной среде с рН от -0,5 до +14 °

Пример 5. Аналогичен примеру 1; в качестве исходного соединения металла используют хлорид рутения. Частицы металлической фазы имеют размер менее 40 А. Активацию проводят непосредственно в фотокаталитической системе под действием катиоирадикала метилвиологена, образующегося в ходе фотохимической реакции.

Удельная активность катализатора.

600 моль Н /моль металла ч, катализатор стабилен при работе в водной среде с- рН от -0,5 до +14.

Пример 6. Аналогичен приме-. ру 1; используют 1 r анионита АН-51 t.

Остальное — то же После активации. катализатора частицы металлической фазы имеют размер менее 35 А. Удельная активность катализатора около

200 моль Н /моль металла ° ч.

Пример 7. Аналогичен примеру 1; используют 1 г анионита AH-521.

Остальное — то же.

После активации катализатора частицы металлической фазы имеют размер менее 30 А. Удельная активность катализатора — около 90 моль H /моль

2 металла-ч.

Катализаторы, полученные настоящим.способом, отличаются высокой стабильностью носителя в водных растворах с рН от О до 14, позволяют использовать для приготовления ионы металлов всей платиновой груп- пы (рутений, родий, палладий, платина и т.д.), отличаются высокой дисперсностью металлической фазы и тем самым высокой удельной активностью катализатора. Катализаторы сохраняют свою активность при работе в водных растворах с температурой от 0 до

100 С и рН от -0,5 до + !4, в том числе в условиях сильного облучения светом.

Способ приготовления катализатора для выделения водорода из воды Способ приготовления катализатора для выделения водорода из воды Способ приготовления катализатора для выделения водорода из воды 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам приготовления катализаторов для окисления пропилена, в частности катализаторов на основе кислородсодержащих соединений висмута, молибдена, железа, хрома, никеля, кобальта, калия и фосфора на двуокиси кремния
Наверх