[發明專利]一種釕系氨合成催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710325408.X
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107185534B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 江莉龍;林建新;倪軍;林炳裕;林科
• 申請（專利權）人: 福州大學化肥催化劑國家工程研究中心;北京三聚環保新材料股份有限公司
• 主分類號: B01J23/652
• 分類號: B01J23/652;B01J27/24;C01C1/04
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 閆聰彥

本發明公開了一種釕系氨合成催化劑及其制備方法。該催化劑包括如下重量份的組分：2?8份的釕、2?8份的氧化鎂、70?85份的活性炭、3?10份的氧化鈰、1?2份的氧化鉬和1?2份的氧化鎢。該制備方法采用特定原料以及特定焙燒溫度，制得了釕系氨合成催化劑。該催化劑的穩定性好、氨合成活性高、釕金屬的分散度高以及耐毒性好，能廣泛應用于氨合成工藝中。

技術領域

本發明屬于氨合成催化劑制備技術領域，具體涉及一種釕系氨合成催化劑及其制備方法。

背景技術

釕催化劑具有低溫低壓高活性的特點，被譽為是繼熔鐵催化劑以來的第二代氨合成催化劑。其通常由載體、活性金屬釕、助劑三部分組成，其中，載體通常采用活性炭、石墨化活性炭、石墨、金屬氧化物等。活性炭、石墨化活性炭或石墨作為載體的釕系氨合成催化劑雖然氨合成活性高，但是在釕存在的條件下，碳可與合成氨的反應物之一的氫氣發生甲烷化反應，致使載體流失，催化劑結構坍塌。金屬氧化物則具有較好的穩定性，不易與合成氨的反應物反應，但是，其氨合成活性不高。

為了克服上述缺陷，現有技術采用了將活性炭、石墨化活性炭或石墨與金屬氧化物復合形成復合載體，如中國專利文獻CN103316674A公開了一種氧化鎂-石墨復合物為載體的釕系氨合成催化劑。該釕系氨合成催化劑的組成為Ru₄Ba₄/MgO-C_x；其中MgO-C_x表示催化劑的載體，其由1份質量的氧化鎂和x＝1-10份質量的石墨組成的復合物；Ru₄表示含量為載體質量4％的活性組分釕；Ba₄/表示含量為載體質量4％的助劑鋇。該技術在一定程度上解決了上述缺陷，并利用石墨的導電性改善了氧化鎂的導電性。

上述技術中，MgO和C的質量比為1：(1-10)，較MgO而言，C的量仍偏高，在氨合成過程中，C更易與H₂接觸發生甲烷化反應，造成C的流失，降低了載體穩定性。但是，降低C的量的話，又面臨著氨合成活性降低的問題；再者，石墨的比表面積為19m²/g，采用其與六水硝酸鎂制備氧化鎂和石墨復合載體的過程中，氧化鎂更多地是分布在石墨表面，難以實現兩者間的充分混合以及提高釕金屬在載體上的分散度，降低了氨合成活性。

發明內容

為此，本發明所要解決的現有釕系氨合成催化劑穩定性差、氨合成活性低的缺陷，進而提供一種穩定性好、氨合成活性高、釕金屬的分散度高以及耐毒性好的釕系氨合成催化劑及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

本發明所提供的釕系氨合成催化劑，包括如下重量份的組分：

進一步地，包括如下重量份的組分：

進一步地，所述活性炭為氮摻雜的活性炭。

進一步地，還包括如下重量份的組分：

氧化鋇 6-9份

氧化鉀 3-9份。

另外，本發明還提供了上述釕系氨合成催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1)將堿式碳酸鎂、活性炭、堿式碳酸鈰、氧化鉬和氧化鎢研磨混合，或者將堿式碳酸鎂、活性炭、堿式碳酸鈰、氧化鉬、氧化鎢、碳酸鉀和碳酸鋇研磨混合，收集混合料，并對所述混合料進行成型，得到成型物；

2)將所述成型物浸漬于釕化合物水溶液中，或者含尿素的釕化合物水溶液中，所述浸漬結束后，取出；

3)將所述浸漬后的成型物于還原性氣氛下進行還原；