[發(fā)明專利]一種用于氨氣分解的催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210381206.8
• 申請(qǐng)日: 2022-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN114471667B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹興磊;尹常志;尹興月
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東恒昌圣誠(chéng)化工股份有限公司
• 主分類號(hào): B01J29/03
• 分類號(hào): B01J29/03;C01B3/04;B01D53/86;B01D53/58
• 代理公司: 山東華君知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37300
• 代理人: 楊帆

本發(fā)明公開了一種用于氨氣分解的催化劑及其制備方法，涉及催化劑領(lǐng)域，所述制備方法由以下步驟組成：載體預(yù)處理、載體改性、負(fù)載；所述催化劑的重量百分比組成為：氧化鎳6.2?10.5%，三氧化鉬7.2?8.4%，三氧化鎢1.1?1.5%，氧化鈰3.6?4.7%，余量為載體。所述制備方法制得的催化劑，在低于500℃的氨氣分解催化溫度下，即能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的催化效果，氨起始轉(zhuǎn)化溫度為322?331℃；氨完全轉(zhuǎn)化溫度為449?461℃；在450℃溫度條件下，氨分解率達(dá)99.2?99.6%；制得的催化劑在連續(xù)催化3000h后，氨分解率仍能夠達(dá)95.3%。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑領(lǐng)域，具體涉及一種用于氨氣分解的催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

氨氣分解催化劑主要應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，以及氫氣和氮?dú)獾闹苽漕I(lǐng)域。在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中，通過(guò)將工廠的含氨廢氣，在氨氣分解催化劑的催化作用下進(jìn)行分解，使其中的氨氣分解為無(wú)毒的氫氣和氮?dú)夂螅右曰厥铡⒗谩Ｒ赃_(dá)到減輕污染的目的。在制氫領(lǐng)域中，氨氣由于具有易于液化、不可燃、在低濃度下無(wú)毒害、儲(chǔ)氫密度高、生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)成熟，制氫過(guò)程中無(wú)碳排放等優(yōu)點(diǎn)，使其成為一種高效、清潔和安全的儲(chǔ)氫載體，在需要時(shí)可在氨氣分解催化劑的催化作用下，分解為氫氣和氮?dú)狻Ｔ谔紲p排、碳中和的大發(fā)展趨勢(shì)背景下，在清潔能源氫日益受到重視背景下，對(duì)氨氣分解催化劑的研究變得尤為重要。

當(dāng)前，氨氣分解催化中，主要采用以釕、銥為代表的貴金屬催化劑和以鐵、鎳為代表的非貴金屬催化劑。釕基催化劑是目前被公認(rèn)具有最高的氨氣分解催化活性；鎳基催化劑在高溫條件下，氨氣分解催化性能良好。

發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的鎳基氨氣分解催化劑，雖然大多數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)低溫條件下的氨氣分解，但是在低溫條件下，其催化活性不高，氨轉(zhuǎn)化率不理想，無(wú)法達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)要求。其鎳基催化劑需要在至少600℃的高溫條件下，才能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的氨氣分解催化性能，但是作為催化活性成分的零價(jià)態(tài)的金屬鎳，在高溫條件下存在有團(tuán)聚燒結(jié)的現(xiàn)象。該催化劑長(zhǎng)期處在超過(guò)500℃的高溫條件下進(jìn)行催化，其催化活性逐漸衰退，氨轉(zhuǎn)化率逐漸降低，最終無(wú)法達(dá)到所需的催化性能。由此，開發(fā)一種能夠避免前述催化劑活性降低，且在較低的氨氣分解催化溫度下，能夠?qū)崿F(xiàn)較好催化性能的氨氣分解催化劑意義重大。

中國(guó)專利CN110270340B公開了一種氨分解催化劑及其制備方法和應(yīng)用，其采用氧化釔穩(wěn)定氧化鋯載體，負(fù)載活性組分鎳、助劑氧化鉀等，制得所述的氨分解催化劑。該專利的不足之處在于，需在650℃溫度條件下，才能夠?qū)崿F(xiàn)最佳催化性能；同時(shí)，長(zhǎng)期處于該溫度條件下進(jìn)行催化反應(yīng)，催化活性逐漸衰退，氨轉(zhuǎn)化率逐漸降低，最終無(wú)法達(dá)到所需的催化性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種能夠有效避免氨氣分解催化劑在長(zhǎng)期高溫條件下，催化活性衰退的問(wèn)題；能夠在低于500℃的氨氣分解催化溫度下，實(shí)現(xiàn)較好催化性能的用于氨氣分解的催化劑及其制備方法。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種用于氨氣分解的催化劑的制備方法，由以下步驟組成：載體預(yù)處理、載體改性、負(fù)載；

所述載體預(yù)處理的方法為，將SBA-15分子篩載體投入至預(yù)定份數(shù)的第一處理液中，升溫至60-70℃，進(jìn)行超聲分散20-30min，制得混合液；攪拌條件下，以3-5mL/min的滴加速率，向混合液中滴加預(yù)定份數(shù)的第二處理液；第二處理液滴加完成后，靜置，自然冷卻至室溫，濾出固體物，制得二次處理后的SBA-15分子篩載體；將二次處理后的SBA-15分子篩載體置于密閉空間內(nèi)，以2-3℃/min的升溫速率，升溫至105-115℃，保溫靜置3-4h，完成載體預(yù)處理步驟，制得預(yù)處理后的SBA-15分子篩載體；

優(yōu)選的，SBA-15分子篩載體的規(guī)格為，比表面積為550-600m²/g，孔徑7-9nm，粒徑1.2-1.5μm，相對(duì)結(jié)晶度為92-95%。

優(yōu)選的，所述超聲分散的方法為，超聲分散頻率為20-24KHz，超聲分散功率為250-300W。