[發(fā)明專利]一種氧化鈰負載高表面缺陷氧化鈷的氨合成催化劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110462619.4
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113181926B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 倪軍;周立罡;林炳裕;林建新;江莉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J37/10;B01J37/06;C01C1/04
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

本發(fā)明公開了一種氧化鈰負載高表面缺陷氧化鈷的氨合成催化劑，屬于氨合成催化劑領(lǐng)域。在鈷鹽溶液中加入酸生成沉淀，通過水熱法延長反應(yīng)時間，同時使用鈰鹽與堿液混合水熱得到沉淀物，將兩者混合，經(jīng)過烘干洗滌、煅燒得到該催化劑。該催化劑擁有較多的{311?111}氧化鈷的暴露晶面，且表面缺陷比例較高，不易團聚形成大顆粒，在低壓條件下活性較之較多暴露{220}晶面氧化鈷催化劑提升了1.5倍左右，同時擁有更為優(yōu)良的高壓活性。本發(fā)明通過改變氧化鈷的制備方法改變鈷載鈰催化劑的表面缺陷比例與鈷鈰金屬載體相互作用，為改善催化劑性能提供一種策略，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氨合成催化劑領(lǐng)域，涉及以氧化鈰為載體的鈷基氨合成催化劑，具體涉及一種氧化鈰負載高表面缺陷氧化鈷的氨合成催化劑。

背景技術(shù)

固氮合成氨技術(shù)是工業(yè)上最為重要的幾種技術(shù)之一。氨作為一種重要的工業(yè)原料，不僅在工業(yè)上扮演著不可或缺的角色，在農(nóng)業(yè)上也是極為關(guān)鍵的一環(huán)。我國產(chǎn)業(yè)體系龐大，人口居多，基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)為農(nóng)業(yè)，相應(yīng)糧食問題變成首要問題，聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計，肥料對糧食生產(chǎn)的貢獻超過40%，世界上合成生產(chǎn)極大部分的氨被用作氮肥或其它肥料，以滿足人類對農(nóng)業(yè)的需求。鈷基催化劑具有較大的氨合成催化潛力，因此被很多人認為是可能的第三代氨合成催化劑。此前，Li等人(Applied Catalysis B-Environmental,2020, 275)認為鈷鈰表面缺陷可以通過計算Raman中的I_D /I_F2g來定量表示。Xie等（Nature, 2009, 458, 746-749）通過混合沉淀法制備了主要暴露(110)晶面的納米棒狀氧化鈷，Wang等（Journal of Physical Chemistry B, 2004, 108, 16401-16404）合成了主要暴露(011)晶面的納米多面體氧化鈷，Suraj等（Materials Letters, 2008, 62, 1006-1009）合成了主要暴露(001)晶面的納米立方六面體氧化鈷。納米棒狀氧化鈰由于其暴露活性位點較多，產(chǎn)生了較多的氧空位，因此被廣泛地應(yīng)用于各類加氫催化反應(yīng)中。現(xiàn)有氨合成催化劑一般只通過改變氧化鈰來調(diào)變催化劑活性，而本發(fā)明通過改變氧化鈷的制備方法改變鈷載鈰催化劑的表面缺陷比例與鈷鈰金屬載體相互作用，為改善催化劑提供一種策略，具有較為良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鈰負載高表面缺陷氧化鈷的氨合成催化劑，通過改變金屬制備方法調(diào)變氧化鈷表面缺陷比例，該催化劑擁有較好的催化活性與表面缺陷，應(yīng)用前景廣闊。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種氧化鈰負載高表面缺陷氧化鈷的氨合成催化劑中氧化鈷的表面缺陷比I_D+A2g/I_tot=0.08-0.5。

制備方法包括以下步驟：

（1）將鈰鹽溶液與堿液混合均勻，100℃水熱24小時，用去離子水離心洗滌至pH=10，得到氧化鈰溶膠；將鈷鹽醇溶液與酸醇溶液通過滴加法混合，攪拌均勻，120℃水熱10h，用乙醇離心洗滌至pH=7，得到氧化鈷溶膠；

（2）將氧化鈰溶膠與氧化鈷溶膠混合均勻，洗滌至中性，干燥、煅燒，得到氧化鈰負載高表面缺陷氧化鈷的氨合成催化劑。

步驟（2）中洗滌溶液為甲醇、乙醇、水、體積比1:3的甲醇或乙醇溶液中的一種；煅燒溫度為300-750℃，煅燒時間為0.5-10 h，升溫速率為1-50℃/min。

所述的氧化鈰負載高表面缺陷氧化鈷的氨合成催化劑用于氮氫氣合成氨氣的反應(yīng)。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）首次將不同表面缺陷氧化鈷引入氨合成領(lǐng)域。