[發明專利]一種可替代銥催化劑的復合催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111123819.3
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113845398B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 王曉東;叢偉民;尹穎華;王智剛;張萬生;楊天卓;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: C06D5/04
• 分類號: C06D5/04;B01J23/46;B01J32/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

一種可替代銥催化劑的復合催化劑制備方法及應用，催化劑是由活性金屬釕和莫來石纖維、粘合材料、鋰輝石、滑石組成的復合催化劑，具有一定的宏觀形狀；該復合催化劑的組成如下：以莫來石纖維和粘合材料的總質量計為100％，其中莫來石纖維質量百分比為50％～80％。鋰輝石質量百分比為0.5％～5％，滑石質量百分比1％～5％，活性金屬釕質量百分比為25％～40％。鋰輝石質量百分比為鋰輝石質量/莫來石纖維和粘合材料總質量×100％，滑石質量百分比為鋰輝石質量/莫來石纖維和粘合材料總質量×100％，活性金屬釕質量百分比為釕質量/莫來石纖維和粘合材料總質量×100％。與現有技術相比，本發明的復合催化劑具有優秀的肼類推進劑和綠色推進劑分解活性，可以取代銥催化劑，解決對戰略物資銥的依賴度。

技術領域

本方法涉及一種可替代銥催化劑的復合催化劑制備方法及應用，其可替代銥基催化劑，用于肼類推進劑和ADN基/HAN基綠色推進劑的催化分解，可有效降低成本。

背景技術

單組元液體推進技術采用催化劑實現推進劑的快速分解，產生高溫燃氣為航天航空飛行器姿態/軌道控制提供所需的力或力矩。我國主要采用肼類推進劑，近年來發展了出綠色推進劑，其均使用銥催化劑。活性金屬銥是催化劑的核心組分,直接決定了催化劑的催化性能，銥是一種稀有貴金屬和高級戰略材料，世界上礦藏很少，我國基本沒有銥資源，完全依賴進口,同時航空航天催化劑上的銥無法回收使用。隨著國際局勢動蕩，銥被歐美等國實際控制，近一年來價格飆升(由20余萬元/公斤升至近150余萬元/公斤)，并隨時面臨進口封鎖的風險。因此，急需開展新型催化劑研究，將銥替代為來源可控的活性金屬材料。

釕和銥同屬鉑族元素，釕的電負性為2.20，與銥相同，而原子半徑僅比銥高而且其d軌道電子數均為15，是與銥微觀結構和性質最為相近的金屬材料。這意味著采用釕替代銥的路線最為可行。航天航空推進使用的銥催化劑，其銥擔載量≥30％，釕需要同樣的擔載量才能達到與銥催化劑相近的催化性能。但傳統的多次浸漬方法很難提高釕擔載量至20％以上。目前，釕基催化劑主要應用于加氫和氨的合成及分解反應，其金屬載量均不高于10％，現有用于DT-3推進劑催化劑分解的后床催化劑，其釕含量為5％，尚未有高載量(質量分數≥20％)釕基催化劑的相應報道。本發明將可溶性釕鹽配制成含活性金屬的液態成型劑，將其直接捏合于載體中，制得了高載量(25％～35％)的釕復合催化劑。其首次應用于肼類推進劑和綠色推進劑的催化劑分解，實現了推進劑和發動機的穩定點火，并可實現銥基催化劑的原位替代。

發明內容

本發明開發了一種可替代銥催化劑的復合催化劑制備方法及應用，可替代常用的銥基催化劑。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種可替代銥催化劑的復合催化劑，催化劑是由活性金屬釕和莫來石纖維、粘合材料、鋰輝石、滑石組成的復合催化劑，具有一定的宏觀形狀；所述該復合催化劑的組成如下：以莫來石纖維和粘合材料總質量計為100％，其中莫來石纖維質量百分比為50％～80％，其余為粘合材料。鋰輝石質量百分比為0.5％～5％，滑石質量百分比1％～5％，活性金屬釕質量百分比為25％～40％。鋰輝石質量百分比為鋰輝石質量/莫來石纖維和粘合材料總質量×100％，滑石質量百分比為鋰輝石質量/莫來石纖維和粘合材料總質量×100％，活性金屬釕質量百分比為釕質量/莫來石纖維和粘合材料總質量×100％。

所述粘合材料選自高嶺土、粘土、硅溶膠和擬薄水鋁石中的一種或多種。

進一步地，在上述技術方案中，所述莫來石纖維為市售多晶莫來石纖維，纖維平均直徑1～5μm，纖維長度小于50μm。

進一步地，在上述技術方案中，所述復合催化劑的宏觀形狀為以下任一種：不規則粒型、中空柱型、片型、輪輻型、橢球型、球型、圓柱型、拉西環型、三葉草型、四葉草型和蜂窩陶瓷型。

一種可替代銥催化劑的復合催化劑制備方法，其特征在于包含以下步驟：

步驟1、固態成型粉體球磨混合