[發明專利]一種肼的催化分解方法

在審

• 申請號: 201910003062.0
• 申請日: 2019-01-02
• 公開（公告）號: CN109692636A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 肖松濤;李輝波;歐陽應根;王妍;王玲鈺
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: B01J19/08
• 分類號: B01J19/08;B01J8/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于核燃料后處理技術領域，涉及一種肼的催化分解方法。所述的催化分解方法是在用Pt催化硝酸對肼的分解反應時，在反應體系中引入β射線的輻照。利用本發明的肼的催化分解方法，能夠以更快的分解速率進行肼的催化分解。

技術領域

本發明屬于核燃料后處理技術領域，涉及一種肼的催化分解方法。

背景技術

肼的催化分解最早在航空航天工業中應用于航天器小型姿態控制推進劑的產生。1964年，美國Shell公司成功研發Shell405催化劑用于肼催化分解，該催化體系之后應用于美國發射的所有衛星上。我國航天科技始于20世紀60年代，在不到20年的時間內，大連化物所先后研制成功了814、816、818、CH-54等一系列肼分解催化劑，這些催化劑在我國多種衛星及其他航天飛行器的發射中得到使用。

在肼分解催化的研究方面，有代表性的技術如下所述。

國內張濤課題組使用Al₂O₃類型的載體Ni-A1水滑石作為前體，經直接高溫還原的方法制備了高負載量Ni-Al₂O₃-HT催化劑，其中Ni的含量高達78wt％，并且實現了Ni的高度分散，催化劑粒徑大小僅為4nm左右。該研究在室溫條件下，催化分解水合肼以93％選擇性得到氫氣，這種獨特的催化選擇性主要是因為水滑石結構的存在為催化活性組分提供了大量的堿性位點，改變了Ni催化劑表面的性質。

常利等利用Ti基鍍Pt材料為催化劑，研究了硝酸體系中肼催化分解反應，認為：在常溫下反應速率很慢；在80℃下，肼分解速率較快。研究中，他們考察了不同酸度和溫度對反應的影響，發現反應存在明顯的誘導期，誘導期隨著酸度增加、溫度升高而逐漸縮短，隨著肼初始濃度的增加逐漸變長，誘導期過后反應速率加快。

國外Tong等人制備了Fe-B納米粒子，并將其負載于多壁碳納米管上。利用由此得到的Fe-B/MWSNTs催化劑，在室溫條件下分解水合肼可達到97％的制氫選擇性。在此基礎上，進一步用NaOH對多壁碳納米管進行處理，制得的催化劑Fe-B/NaOH-MWSNTs可以達到99％的制氫選擇性。

俄羅斯學者A.V.Ananiev研究了高氯酸和硝酸體系中鉑納米催化劑在不同載體上催化分解肼的反應活性。研究發現，在硝酸溶液中，Pt催化劑催化硝酸氧化的過程分解肼，催化劑的活性隨著Pt納米粒子粒徑的增加而增加。該研究詳細研究了硝酸溶液中肼催化分解反應的化學計量比、動力學行為和反應機理，發現當硝酸濃度較低(0.25-2.0M)時，反應的反應速率常數隨硝酸濃度的增加而減小；硝酸濃度在4.0-8.0M范圍內時，反應的反應速率常數隨硝酸濃度的增加而增大，零級反應速率常數逐漸減小。

但硝酸體系中肼的催化分解研究較少，除了貴金屬催化劑外，其它催化劑易被硝酸溶解，造成失活。因此，開發一種高效的硝酸體系中肼的催化分解方法是十分必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種肼的催化分解方法，以能夠以更快的分解速率進行肼的催化分解。

為實現此目的，在基礎的實施方案中，本發明提供一種肼的催化分解方法，所述的催化分解方法是在用Pt催化硝酸對肼的分解反應時，在反應體系中引入β射線的輻照。