[發明專利]一種雙組分磷化物肼分解催化劑及其制備和應用

無效

• 申請號: 200710012765.7
• 申請日: 2007-09-07
• 公開（公告）號: CN101380586A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發明（設計）人: 舒玉瑛;丁李寧;鄭明遠;張濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J27/185
• 分類號: B01J27/185
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 馬 馳;周秀梅

技術領域

本發明涉及肼分解催化劑，具體地說是一種高效成本低廉以VIB族和/或VIII族中的兩種金屬磷化物為活性組分的擔載型催化劑。

背景技術

肼在常溫下是一種穩定的液態物質，可發生熱分解，催化分解，還原反應及酸堿反應等，因此廣泛地被用于氣體發生器，燃料電池，金屬防腐和有機均相合成反應等，其中研究最多的為肼分解反應。肼在250℃左右可發生熱分解反應。它也能夠在催化劑的作用下，在較低的溫度下迅速分解產生氮氣、氨氣和氫氣。長期以來，肼作為液體燃料應用在航空航天領域中的飛行器姿態控制上。通常肼的催化分解是以貴金屬銥為活性組分的擔載型催化劑[U.S.Pat.4,124,538]。擔載型銥催化劑中金屬銥的擔載量為20-40％，室溫下冷起動次數最多可達13次。但是，銥是稀有的貴金屬，它還是一種高級戰略材料，其生產國南非和加拿大嚴格控制出口，因此銥在國際市場上的價格日益增長。所以尋找新的成本較低的肼分解催化劑成為了研究的重點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低成本，高性能的肼分解催化劑及其制備和應用；可以在0-100℃的溫度范圍內，引發和實施肼分解過程。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種雙組分磷化物肼分解催化劑，其為負載型催化劑，以VIB族和/或VIII族中的兩種金屬元素磷化物為雙活性組分；且兩種金屬元素的摩爾比的范圍為1∶10-10∶1，兩種金屬總量與磷元素的摩爾比為2∶1-1∶1。

所述兩種金屬元素磷化物占催化劑總重量1-50％；負載型催化劑的載體為多孔固相化合物材料二氧化硅、活性碳、三氧化二鋁、分子篩、碳化硅或多孔陶瓷。

其中兩種金屬元素磷化物最好分別為Ni和Co的磷化物，且Ni和Co摩爾比為1∶2-10∶1，采用的載體最好為二氧化硅，兩種金屬元素磷化物占催化劑總重量15-50％。

所述肼分解催化劑的制備是通過等濕點濕法浸漬或分步浸漬法將活性組分擔載在載體上，300-700℃焙燒4-6小時；然后在氫氣氣氛中進行程序升溫還原，溫度從25-800℃，升溫速率1-4K/min；最后在常溫摩爾比為90-99∶1-10的N₂/O₂氣氛中鈍化3-5小時獲得成品，雙金屬磷化物負載量在1-50?wt％。其中還原溫度對催化劑的性能有重要影響，只有在合適的還原溫度下，才能使催化劑充分完全的還原；溫度過低會使得到的產物無法磷化，溫度過高會使磷流失而得不到需要的磷化物。

催化劑使用前需要預還原(用氫氣還原)，以除去表面的氧化層，催化劑的預還原溫度在400-650℃，一般還原時間要大于1小時以保證催化劑的充分還原。催化劑可以在0-100℃的溫度范圍內，引發和實施肼分解過程，最佳的溫度范圍為30-100℃。本發明催化劑可以在推進劑或肼分解的工作場合下使用。

本發明具有如下優點：

1.低溫高分解率。肼是一種活潑的化合物，但在250℃才能夠開始分解，本發明能夠大大降低肼分解的溫度，能夠在室溫下就有很高的分解率。

2.成本低廉。本發明所采用的原料為價格低廉的過渡金屬硝酸鹽和磷酸鹽，大大節約了成本。

3.催化活性好。本發明在催化劑載體的選擇上，采用了高比表面積且與催化劑金屬作用較弱的載體，具體包括SiO₂(比表面積425m²/g)，γ-Al₂O₃(比表面積198m²/g)和活性碳(比表面積950m²/g)等；通過將金屬擔載在多孔固體上，實現活性成分的高度分散和催化劑的較大比表面積。

具體實施方式

實施例1

催化劑的制備：本發明所涉及的雙組分過渡金屬磷化物催化劑采用等濕點濕法浸漬或分步浸漬法將活性組分擔載在載體上。這里以磷化鎳鉬/氧化硅為例，對本發明的催化劑的制備作一般性描述。

將摩爾比為1∶1的1.396g硝酸鎳和硝酸鈷混合溶于6ml蒸餾水中攪拌均勻，再加入與鎳的摩爾比為1∶1-2計量的磷酸一氫氨，得到的沉淀用少量(1-2滴)濃硝酸將其溶解，得到的澄清溶液加入2g二氧化硅中進行等體積浸漬，然后在120℃烘干12小時，500℃焙燒4小時，得到前驅體。

也可用分步浸漬的方法先將兩種金屬硝酸鹽分別溶于蒸餾水中，分別用等濕點浸漬法浸漬于二氧化硅上，然后在120℃烘干12小時得到前體1，再將磷酸一氫氨溶于蒸餾水中再次浸漬到前體1上，然后在120℃烘干12小時，500℃焙燒4小時，得到前驅體。