[發明專利]一種適用于化學鏈合成氨的負載型鉬基載氮體及其制備方法

在審

• 申請號: 202210348758.9
• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114618557A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 楊頌;張譚;余鐘亮;楊言言;劉守軍;張智聰
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;上饒師范學院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J29/48;B01J37/08;C01C1/04
• 代理公司: 北京博海嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 16007
• 代理人: 郝彥東

本發明涉及載氮體制備技術領域，尤其涉及一種適用于化學鏈合成氨的負載型鉬基載氮體及其制備方法。該制備方法包括以下步驟：將六次亞甲基四胺、鉬酸鹽、氨水、ZSM?5分子篩混合，抽濾后得到白色沉淀物；將白色沉淀物干燥后，研磨，得到負載型前驅體；將負載型前驅體在保護氣氛條件下熱解，冷卻，得到適用于化學鏈合成氨的負載型鉬基載氮體。本發明制備的負載型鉬基載氮體適用于化學鏈合成氨，具有制備方法簡單、制備溫度低、固氮?釋氮反應所需溫度低、晶格氮利用率高、循環穩定性好、產氨速率高等特點。

技術領域

本發明涉及載氮體制備技術領域，尤其涉及一種適用于化學鏈合成氨的負載型鉬基載氮體及其制備方法。

背景技術

氨不僅能夠作為化肥的原料，而且可以作為良好的能源載體。鑒于傳統的H-B工藝操作條件惡劣、CO₂排放量大，平衡轉化率僅為15～20％等問題，尋找“溫和”條件下合成氨的方法顯得尤為迫切?；瘜W鏈合成氨作為新型、環保的低壓合成氨技術，受到研究者的青睞。它是指將合成氨的反應解耦為多步反應，通過載氮體的消耗與再生完成化學鏈循環。而作為化學鏈合成氨的關鍵，載氮體在循環過程中起到了傳遞氮物種及能量的作用。按照載氮體的成鍵方式載氮體可分為：離子型載氮體、共價型載氮體及過渡金屬載氮體。

離子型載氮體具有易制備的特點，如眾所周知的Li、Mg等，而Li更是在常壓、常溫下便可以生成相應的氮化物。雖然很容易制備，但在后續的步驟中卻很難再生，需要通過熱電耦合的方式才能完成循環。

共價型載氮體如AlN制備過程更是需要炭還原劑來使之再生。溫度高達1700℃，過高的溫度會使載氮體形成燒結，不便于氣固接觸從而影響氨的產率。為此也有一些人針對此做了一些改進，如加入催化劑、改變炭物種等方法。雖然取得了一定的成效，但反應溫度過高依然是阻止該技術走向工業化的一大障礙。

過渡金屬載氮體有著豐富可變的價態，可形成對應的氧化物/氮化物。有研究表明Mn、Mo、Cr等均可以作為載氮體。但Mn和Cr制備載氮體需在1000℃的高溫條件下完成再生，且氮化時間長，不利于實際應用。因此，探尋溫和條件下制備載氮體的方法顯得尤為重要。

目前關于氮化鉬的制備和應用的專利已有很多，如CN105719843公開了一種氮化鉬/氮化鈦納米管陣列復合材料的制備方法及其應用。該專利通過陽極氧化及煅燒法、電化學沉積法制備氧化鉬/二氧化鈦納米管陣列復合材料，然后通過高溫氮化法制備氮化鉬/氮化鈦納米管陣列復合材料，并將該復合材料應用于超級電容器電極的電化學儲能。CN107456988B公開了一種負載型的氮化鉬催化劑用于愈創木酚加氫脫氧反應。該專利通過對介孔碳進行預處理并浸漬在鉬酸銨溶液中再進行高溫氮化得到氮化鉬催化劑。CN105671496B公開了一種氮化鉬/氮硼鈦納米復合多層涂層應用于機械加工行業。以上專利中涉及的氮化鉬制備方法均為高溫氮化法，需要結合復雜的升溫程序及較高的溫度才能制備出性能優異的催化劑。CN201810759990公開了一種適用于煤化學鏈制氨過程中的催化載氮體及其制備方法，其載氮體以氧化鈦為載體。

因此，如何提供一種低溫熱解制備負載型鉬基載氮體及其制備方法，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于化學鏈合成氨的負載型鉬基載氮體及其制備方法，以解決現有技術存在的缺陷。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種適用于化學鏈合成氨的負載型鉬基載氮體的制備方法，包括以下步驟：

(1)將六次亞甲基四胺、鉬酸鹽、氨水、ZSM-5分子篩混合后進行抽濾，得到白色沉淀物；

(2)將白色沉淀物順次進行干燥、研磨，得到負載型前驅體；

(3)將負載型前驅體在保護氣氛下進行熱解，得到適用于化學鏈合成氨的負載型鉬基載氮體。