Катализатор для выделения водорода из воды

(51)4 В 0 1 В 3/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ". ; 1, Под ред. А.М. Сухотин1981.3, 11 атвеев К.И., КНовые гомогенные катоснове гетерополикисли катализ, 1980, 21,жевников И. лизаторы на т". Кинетик1189. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Ордена Трудового Красного Знаме ни институт катализа СО АН СССР (53) 66.097,3(088.8)(56) 1. Замараев К.И Пармон В.Н. Возможные пути и перспективы создания потокаталитических преобразователей солнечной энергии . "Успехи химии", 1980, 49, с. 1457.2, Справочник по электрохимии.а. Л., "Химия"801077104(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА ИЗ ВОДЫ,(57) Применение гетерокислоты 12-рядобщей пормулы Н АМ О, где т =- 3-5; А - фосфорили кремний и М -один или несколько металлов, выбранных из группы вольФрам, молибден,ванадий и титан, в качестве катализатора для выделения водорода из во 1077104Изобретение относится к катализаторам вьщеления водорода из воды, в частности, соединениям типа гетерополикислот, катализирующим восстанов.ление воды химическими восстановителями.Известны катализаторы вьделенияводорода из воды, представляющие собой мелкодисперсные или коллоидныеблагородные и переходные металлы ЦНедостатком металлических катализаторов является необходимость использовать для вьщеления водорода из водысильные восстановители, как одно-,так и двухэлектронные.Известен катализатор выделенияводорода из воды на основе комплексов родня с полииминами. Активнымкомпонентом этих катализаторов послеих активации является мелкодисперсный 20металлический родий. Рассматриваемыекатализаторы способствуют активномувыделению водорода из воды под воздействием сильных одноэлектродныхгл 25восстановителей (К ) типа Ч 5 (Е =Е = -0,25 в отн.н.в.э.), Сг (Ещ == Е = -0 4 В) и восстановленнои форЭомы метилвиологена (Е= Е = -0,45 В)во всех диапазонах рН, когда Е (К/Н )ВЕ (11+/Н ) т.е. в данном случае при 30П 2 фр 1 с 3-6,Однако в более щелочных растворахвьделения водорода в присутствии перечисленных восстановителей не наблюдалось. В течение нескольких сутокне наблюдалось вьделения водородаи при использовании катализатора-про.тотипа в кислых водных растворах,содержащих умеренные двухэлектронные восстановители: сульфит-ион 40= +0,23 В) 2.Целью изобретения является увеличение активности катализатора. 45 Указанная цель достигается применением гетерокислоты 12-го. ряда общей формулы Н,АИ0, где щ3-5; А " фосфор или кремний; И - 50 один или несколько металлов, выб- ранных иэ группы вольфрам, молибден, ванадий и титан, в качестве катализатора для вьщеления водорода из воды. 55Эти соединения использовались ранее 14 только как каталиэаторы или сокатализаторы окисления и для вьде. ления водорода из воды не применялись.Использование изобретения даетвозможность значительно увеличить активность катализатора в случае применения умеренных восстановителей. Так, скорость выделения водорода ) при использовании катализаторов по настоящему изобретению составляет от: 2,5 до 4,0 10моль водорода на моль катализатора в 1 ч против 6 0,0210моль Нг/г-атом родия ч по прототипу.П р и м е р 1. В колбу объемом6 мл заливают 3 мл раствора с рН (НгБОк 1), содержащего 15 10 моль Ма БО, добавляют 7,5 10 моль катализатора НР 1 э 1, 0 , Количество вьделившегося при этом водорода измеряют хроматографически. За 100 ч при комнатной температуре выход водорода 2,4 10 моль или 16% от стехиометрии реакции типаБО + 2 Н + Н 0 -БО, + 2 Н + Н г- г"П р и м е р 2. Количества ИаБ 05 и катализатора такие же, как в примере 1, рН раствора 4. За 100 ч при комнатной температуре выход водорода 1,410 моль или 9,3% от стехиометрии реакции. М .10моль Н /2 моль катализатора ч,П р и м е р 3. В колбу объемом 265 мл заливают 120 мл 1 н раствора НС 1, содержащего 10моль БпС 1 добавляют 5 10 моль катализатора Н 1 БИ, 01. За 100 ч при комнатной температуре выход водорода 24 10 моль или 0,3% от стехиометрии реакции типаБп + 2 Н - ф Бп + Нгл л 1 лМ 2 10 з моль Н/моль катализатора ч.П р и м е р 4. В колбу объемом 6 мл заливают 3 мл. 0,1 м раствора НгБО, содержащего 1,2 10моль ИаБОл, добавляют 3 .10 моль катали 6затора НРУ 11 о ЧТЬО+ " . За 40 ч при комнатной температуре выход водорода 3 10 моль или 0,03% от стехиометрии реакции. ь,= 2,5 10моль Н /моль катализатора ч.П р и м е р 5. В колбу объемом 6 мл заливают 3 мл О, 1 м раствора1077104 Применение описанных катализаторов20 позволяет существенно расширить кругвозможных восстановителей для выделе.ния водорода из воды в присутствииизвестных катализаторов. Редактор Л. Утехина Техред Т.Фанта Корректор В. Гирняк Заказ 5771/4 Тираж 541 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 разина, добавляют 1,5 10 мольНСРИо, 0 . За 50 ч при комнатной. температуре выход водорода 2,б 10 моль или 43 Е от:стехиометрии реакции.К - 4,0.10моль Н/моль катализатора ч.П р и м е р 6 (для сравнения).В колбу объемом 84 мл заливают 50 мл 1 Н раствора Н 501 содержащего 2,5 10 моль Ба БОз, добавляют 0,2 г 10 катализатора, приготовленного из комп лекса родня (111) с анионитом АН(72 родня) с последующей активацией его акваионами ванадия (2+) в растворе НБ 0,1. За 70 ч при комнатной тем пературе выделения водорода не обнаРужено, что при использованной методике определения водорода соответствует его выходу менее 2 10 моль к(0,02 10моль Н /г-атом. ч,Гетерополисоединения указанного состава способны катализировать выделение водорода из воды под действием практически любых одно- или многоэлектронных восстановителей, способных восстанавливать гетерополианионы.Описанные катализаторы не содержат в своем составе благородные металлы. Достоинством их является способность работать в растворах с достаточно широким диапазоном рН от 0 до 7. Катализаторы сохраняют свою активность при работе в водных растворах с температурой от 0 до 100 С. Катализаторы не являются специфичными й позволяют использовать для выделения водорода широкий ряд как сильных, так и умеренных восстановителей.