[發(fā)明專利]用于氨氣氧化反應(yīng)的催化劑及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910097061.3
• 申請日: 2009-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN101513611A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯田鋒;楊杭生;張孝彬
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/10
• 分類號(hào): B01J23/10;B01J23/02;B01J23/34;B01J23/22;C01B21/40;C01B21/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一類催化氨氣氧化反應(yīng)的催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

工業(yè)上由氨氧化制成硝酸涉及一系列平行反應(yīng)和連續(xù)反應(yīng)：

4NH₃+5O₂＝4NO+6H₂O????(1)

4NH₃+4O₂＝2N₂O+6H₂O???(2)

4NH₃+3O₂＝2N₂+6H₂O????(3)

NH₃?????＝N₂+3H₂??????(4)

2NO?????＝N₂+O₂???????(5)

2NO+O₂??＝2NO₂????????(6)

4NH₃+6NO＝5N₂+6H₂O????(7)

過程的復(fù)雜性使得保證反應(yīng)式(1)順利進(jìn)行的催化劑必須具備兩個(gè)特點(diǎn)，一是對NH₃的轉(zhuǎn)化率要高；二是對反應(yīng)式(1)具有選擇催化作用，即NO的選擇性要高。

氨氧化制硝酸從本世紀(jì)初工業(yè)化以來，一直使用鉑銠合金網(wǎng)作為催化劑，鉑網(wǎng)催化劑性能已相當(dāng)優(yōu)異，表現(xiàn)為有使NH₃100％轉(zhuǎn)化；對反應(yīng)式(1)有相當(dāng)高的選擇性(97-98％)；極快的反應(yīng)速度；極好的耐高溫性能和850℃下較長(3-6個(gè)月)的使用壽命。但缺點(diǎn)是該催化劑不僅非常貴，反應(yīng)溫度高，而且在反應(yīng)溫度下，該金屬表現(xiàn)出相當(dāng)大的揮發(fā)性而逐漸損失進(jìn)入氣流中，雖然公知可在下游設(shè)置捕集揮發(fā)的金屬的裝置從而可回收這些金屬，但由于不斷的揮發(fā)，催化劑的壽命短而需頻繁置換。此外，由下游的捕集器回收金屬及催化劑篩網(wǎng)或絲網(wǎng)的再生涉及相當(dāng)大的流動(dòng)資金分配。因而，希望提供這種貴金屬催化劑的替代物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單，成本低，易于工業(yè)化生產(chǎn)的用于氨氣氧化反應(yīng)的催化劑及其制備方法。

本發(fā)明的用于氨氣氧化反應(yīng)的催化劑，其組成通式為La_1-xSr_xBO₃，0＜X＜1，其中B為Mn或V過渡金屬元素。

用于氨氣氧化反應(yīng)的催化劑的制備方法，采用的是溶膠凝膠法，包括以下步驟：

(1)按催化劑組成La_1-xSr_xBO₃，0＜X＜1，稱取硝酸鑭、硝酸鍶和B元素鹽，混合后加入去離子水制成硝酸鹽溶液，B為Mn或V過渡金屬元素；

(2)以檸檬酸為絡(luò)合劑加入到硝酸鹽溶液中，并用氨水調(diào)節(jié)pH值至2-10，檸檬酸與B元素的摩爾比為1∶1～5∶1；

(3)在50-100℃的水浴中保溫1-10h，形成凝膠，然后在100-150℃下干燥；

(4)空氣中600-800℃條件下煅燒2-6h。

本發(fā)明所制備的催化劑用于氨氣氧化反應(yīng)，條件如下：

采用固定床反應(yīng)器，常壓操作，操作溫度為400-600℃；操作空速為60000h^-1。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明制備過程簡單，所需試劑易得，反應(yīng)溫度低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。在400℃的時(shí)候就有很高的催化效率，催化效率高，在600℃時(shí)達(dá)到90％以上的氨氣轉(zhuǎn)化率，并且對NO選擇性超過90％。且制得的催化劑具有較高的活性和選擇性，可望取代鉑用于氨氧化制硝酸的工業(yè)。

附圖說明

圖1為La_0.8Sr_0.2MnO₃透射電鏡(TEM)圖；

圖2為La_0.8Sr_0.2MnO₃的XRD圖；

圖3為La_0.8Sr_0.2VO₃透射電鏡(TEM)圖；

圖4為La_0.8Sr_0.2VO₃的XRD圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1