CN110586098A - 一种含铁催化剂及其制备方法与用途 - Google Patents
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Abstract
本发明属于催化剂技术领域，涉及一种含铁催化剂及其制备方法与用途。所述的催化剂包含催化活性物质，所述的催化活性物质包含金属铁或其化合物，所述的金属铁或其化合物中的铁元素由组成和/或丰度较天然有所改变的非放射性同位素构成，其中至少一种非放射性同位素的丰度在天然丰度的基础上改变1/20以上且不低于20％。利用本发明的催化剂及其制备方法与用途，能够使得到的含铁催化剂具有更好的催化性能。
Description
技术领域
本发明属于催化剂技术领域，涉及一种含铁催化剂及其制备方法与用途。
背景技术
催化剂材料与催化技术是当今化学工业发展的基础性、关键性的材料和技术之一。现代工业中，利用催化技术所产生的产值已占国民经济总产值的约30％。
铁是一种过渡金属元素，分布较广，占地壳含量的4.75％，可用于制作催化剂，催化合成氨、电催化、光催化、还原二氧化碳、氢化等反应。
铁基催化剂主要缺点是利用率低、抗中毒能力低及稳定性低。针对这些问题，世界范围内大量的研究学者致力于开发新型铁基催化剂，以提高铁基催化剂的催化活性、选择性并延长其寿命。目前主要的研究包括：
1)电催化
在2017年XU等报道了由直接镍基化修饰的镍/铁金属有机骨架衍生而成的NiFe-Se/C纳米棒作为高效率非贵金属电催化剂，1mol/L的KOH溶液中，在电流密度10mA·cm-2析氢反应，电压仅仅为160mV，析氧反应为240mV，且都表现出很高的催化活性。同时，优化的NiFe-Se/C纳米棒的塔菲尔斜率为73mV·dec-1，显著低于RuO2(94mV·dec-1)，Ni/Fe＠C(105mV·dec-1)和裸泡沫镍的塔菲尔斜率(109mV·dec-1)。
在2018年，KUMAR等发现由镍铬青铜模拟金属－有机骨架制成的介孔氧化镍纳米立方体(NiFe-NCs)可以作为一种有效的用于全解水的催化剂。在该电催化材料中，具有200nm侧边长度的NiFe-NCs中Ni/Fe物质的量之比为3∶2，是NiO和α/γ-Fe2O3的复合物。NiFe-NCs在1mol/L的KOH溶液中，10mA·cm-2的过电势处演示OER和HER的过电势是271、197mV，优于具有类似组成的球形镍铁氧化物纳米粒；而当全解水时，在电流密度为10mA·cm-2时，使用NiFe-NCs时只需1.67V的电压。NiFe-NCs水分解催化剂表现出长期稳定的耐腐蚀性能，同时NiFe－NCs暴露的边缘和顶点处的活性位点对它们的整体催化性能起着至关重要的作用。
2)合成氨
工业氨合成铁催化剂一般采用铁比来表征催化剂中铁的价态状况，其原因在于，铁比对制得的催化剂活性有较大的影响，适宜的铁比范围为0.4-0.9。决定氨合成熔铁催化剂变化本质的是具有不同晶体结构的氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Fe1-xO)的分子比，当分子比为1，即只有一种铁氧化物、一种晶体结构时，熔铁催化剂具有高活性。
目前合成氨工业生产中主要使用Haber-Bosch工艺，即在高温高压下利用氮气和氢气在铁催化剂表面进行反应而得到氨，该工艺被认为是20世纪最重要的发明之一。一个多世纪以来，人们对铁催化剂进行了大量研究，开发出各种配方的铁催化剂，这些催化剂使氨合成活性有了很大的提高，但是它们本质上和Haber等的多组分铁催化剂并没有区别，目前合成氨工业依然是高能耗、高成本的局面。
刘华章等合成了F-T氧化亚铁氨合成催化剂，出口氨浓度可提高一个百分点，获得了专利授权。
3)其它方面
Sharma等合成了磁性双金属催化剂MFe2O4(M＝Cu，Zn，Ni，Co)，并将其应用于光Fenton降解有机污染物的实验中。Bonin课题组对卟啉配体上苯环进行了修饰，进一步提高了其铁配合物的光催化活性，采用廉价有机光敏剂9-氰基蒽(9-CAN)作为光敏剂，CO转化数(TONCO)也可达到60，且选择性高达100％。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种含铁催化剂，以能够具有更好的催化性能。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种含铁催化剂，所述的催化剂包含催化活性物质，所述的催化活性物质包含金属铁或其化合物，所述的金属铁或其化合物中的铁元素由组成和/或丰度较天然有所改变的非放射性同位素构成，其中至少一种非放射性同位素的丰度(质量百分比含量)在天然丰度(铁元素同位素天然丰度为：Fe-54为5.8％，Fe-56为91.72％，Fe-57为2.2％，Fe-58为0.28％)的基础上改变1/20以上且不低于20％。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含铁催化剂，其中：
所述的催化活性物质还包含金属镍或其化合物，金属铁或其化合物与金属镍或其化合物的质量比为1:0.1-10；
所述的金属镍或其化合物中的镍元素(镍元素同位素天然丰度为：Ni-58为68.27％，Ni-60为26.1％，Ni-61为1.13％，Ni-62为3.59％，Ni-642为0.91％)由非放射性同位素构成，各种同位素组成和/或丰度与天然相同或不同。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含铁催化剂，其中：
所述的催化活性物质还包含金属铜或其化合物，金属铁或其化合物与金属铜或其化合物的质量比为1:0.1-10；
所述的金属铜或其化合物中的铜元素(铜元素同位素天然丰度为：Cu-63为69.17％，Cu-65为30.83％)由非放射性同位素构成，各种同位素组成和/或丰度与天然相同或不同。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含铁催化剂，其中所述的催化剂还包含催化辅助物质，所述的催化活性物质与所述的催化辅助物质的质量比为1:0.1-10。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种含铁催化剂，其中所述的催化辅助物质包含助催化剂，选自为钌、钴、金、钯、锌、稀土元素中的一种或几种。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种含铁催化剂，其中所述的催化辅助物质包含催化剂载体，选自活性炭、碳化硅、三氧化二铝、石墨烯、二氧化硅、沸石中的一种或几种。
本发明的第二个目的是提供上述含铁催化剂的制备方法，以能够更好的制备上述含铁催化剂，制备所得含铁催化剂具有更好的催化性能。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供上述含铁催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)催化活性物质的制备：利用同位素分离法、同位素混合法、核反应法或元素人工生产法制备同位素组成和/或丰度改变的所述的催化活性物质或其化合物；
(2)催化剂的制备：利用各催化活性物质或其化合物制备所述的催化剂。
同位素分离法主要可分为化学法和物理法，其中化学法包括汞齐交换法、离子交换色层法、萃取法等；物理法包括电磁法、熔盐电解法、电子迁移、分子蒸馏和激光分离等(参见：杨国华,曾权兴编著，稳定同位素分离，原子能出版社，1989年第一版，全书尤其第23页)。
同位素混合法是将不同丰度的同位素进行混合，配制指定丰度的同位素，采用滚筒等方式进行混匀。
核反应法是通过反应堆或加速器产生的粒子对原子核进行轰击，主要有(n,γ)、(n,p)、(n,d)(n,2n)、(n,f)初级衰变，也可以用(n,p)、(n,d)、(n,2n)反应和二次反应(p,n)、(p,d)、(t,n)、(t,p)结合的方式生成目标核素(参见：(美)C.B.Moore编著，激光光化学与同位素分离，原子能出版社，1988年第一版，全书尤其第18页)。
元素人工生产法是核裂变或核融合产生新的核素(参见：(美)本尼迪克特(Benedict,M.)等编著，核化学工程，原子能出版社，2011年第一版，全书尤其第169页)。
本发明的第三个目的是提供上述含铁催化剂的用途，以能够具有更好的催化性能。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供上述含铁催化剂用于催化电解水析氧反应的用途。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供上述含铁催化剂用于催化合成氨反应的用途。
本发明的有益效果在于，利用本发明的含铁催化剂及其制备方法与用途，能够使得到的含铁催化剂具有更好的催化性能。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
实施例1：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-54-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-54丰度为20％，Fe-56丰度为70％，Fe-57丰度为10％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH(LDH全名镍铁水滑石)催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例2：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-54-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-54丰度为100％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例3：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为20％，Fe-57丰度为40％，Fe-58丰度为40％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例4：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-57-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为45％，Fe-57丰度为20％，Fe-58丰度为35％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例5：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-58-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为50％，Fe-57丰度为30％，Fe-58丰度为20％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例6：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为100％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例7：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-57-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-57丰度为100％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例8：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-58-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-58丰度为100％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例9：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-87.1。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为87.1％，Fe-57丰度为8％，Fe-58丰度为4.9％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例10：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-96。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为96％，Fe-58丰度为4％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例11：对照制备实施例
将天然同位素丰度的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例12：对照制备实施例
将天然同位素丰度的氧化铁转化为四氧化三铁称取73.4g，并称取以下天然同位素丰度的物质：铁粉20.1g，氧化铝2.2g，氧化钾0.7g，氧化钙2.5g，氧化镁0.4g，氧化钨0.7g。将这些物质在搅拌机中混匀后装入电熔炉中，在大气压下直接熔融。熔融物转入冷却槽冷却至200℃以下，冷却后熔块经破碎、球磨和筛分，即得到所需粒度的催化剂产品(催化剂产品最终成分控制为：二价铁和三价铁的物质的量比值Fe2+/Fe3+为4.6，质量百分比含量：铁氧化物93.5％、氧化铝2.2％、氧化钾0.7％、氧化钙2.5％、氧化镁0.4％、氧化钨0.7％。XRD测定催化剂中铁的氧化物是维氏体相(Fe1-xO，x＝0.082)。
实施例13：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-54-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-54丰度为20％，Fe-56丰度为70％，Fe-57丰度为10％。
将上述分离后的氧化铁转化为四氧化三铁称取73.4g，并称取以下天然同位素丰度的物质：铁粉20.1g，氧化铝2.2g，氧化钾0.7g，氧化钙2.5g，氧化镁0.4g，氧化钨0.7g。将这些物质在搅拌机中混匀后装入电熔炉中，在大气压下直接熔融。熔融物转入冷却槽冷却至200℃以下，冷却后熔块经破碎、球磨和筛分，即得到所需粒度的催化剂产品(催化剂产品最终成分控制为：二价铁和三价铁的物质的量比值Fe2+/Fe3+为4.6，质量百分比含量：铁氧化物93.5％、氧化铝2.2％、氧化钾0.7％、氧化钙2.5％、氧化镁0.4％、氧化钨0.7％。XRD测定催化剂中铁的氧化物是维氏体相(Fe1-xO，x＝0.082)。
实施例14：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-54-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-54丰度为100％。
将上述分离后的氧化铁转化为四氧化三铁称取73.4g，并称取以下天然同位素丰度的物质：铁粉20.1g，氧化铝2.2g，氧化钾0.7g，氧化钙2.5g，氧化镁0.4g，氧化钨0.7g。将这些物质在搅拌机中混匀后装入电熔炉中，在大气压下直接熔融。熔融物转入冷却槽冷却至200℃以下，冷却后熔块经破碎、球磨和筛分，即得到所需粒度的催化剂产品(催化剂产品最终成分控制为：二价铁和三价铁的物质的量比值Fe2+/Fe3+为4.6，质量百分比含量：铁氧化物93.5％、氧化铝2.2％、氧化钾0.7％、氧化钙2.5％、氧化镁0.4％、氧化钨0.7％。XRD测定催化剂中铁的氧化物是维氏体相(Fe1-xO，x＝0.082)。
实施例15：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为20％，Fe-57丰度为40％，Fe-58丰度为40％。
将上述分离后的氧化铁转化为四氧化三铁称取73.4g，并称取以下天然同位素丰度的物质：铁粉20.1g，氧化铝2.2g，氧化钾0.7g，氧化钙2.5g，氧化镁0.4g，氧化钨0.7g。将这些物质在搅拌机中混匀后装入电熔炉中，在大气压下直接熔融。熔融物转入冷却槽冷却至200℃以下，冷却后熔块经破碎、球磨和筛分，即得到所需粒度的催化剂产品(催化剂产品最终成分控制为：二价铁和三价铁的物质的量比值Fe2+/Fe3+为4.6，质量百分比含量：铁氧化物93.5％、氧化铝2.2％、氧化钾0.7％、氧化钙2.5％、氧化镁0.4％、氧化钨0.7％。XRD测定催化剂中铁的氧化物是维氏体相(Fe1-xO，x＝0.082)。
实施例16：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-57-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为45％，Fe-57丰度为20％，Fe-58丰度为35％。
将上述分离后的氧化铁转化为四氧化三铁称取73.4g，并称取以下天然同位素丰度的物质：铁粉20.1g，氧化铝2.2g，氧化钾0.7g，氧化钙2.5g，氧化镁0.4g，氧化钨0.7g。将这些物质在搅拌机中混匀后装入电熔炉中，在大气压下直接熔融。熔融物转入冷却槽冷却至200℃以下，冷却后熔块经破碎、球磨和筛分，即得到所需粒度的催化剂产品(催化剂产品最终成分控制为：二价铁和三价铁的物质的量比值Fe2+/Fe3+为4.6，质量百分比含量：铁氧化物93.5％、氧化铝2.2％、氧化钾0.7％、氧化钙2.5％、氧化镁0.4％、氧化钨0.7％。XRD测定催化剂中铁的氧化物是维氏体相(Fe1-xO，x＝0.082)。
实施例17：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-58-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为50％，Fe-57丰度为30％，Fe-58丰度为20％。
将上述分离后的氧化铁转化为四氧化三铁称取73.4g，并称取以下天然同位素丰度的物质：铁粉20.1g，氧化铝2.2g，氧化钾0.7g，氧化钙2.5g，氧化镁0.4g，氧化钨0.7g。将这些物质在搅拌机中混匀后装入电熔炉中，在大气压下直接熔融。熔融物转入冷却槽冷却至200℃以下，冷却后熔块经破碎、球磨和筛分，即得到所需粒度的催化剂产品(催化剂产品最终成分控制为：二价铁和三价铁的物质的量比值Fe2+/Fe3+为4.6，质量百分比含量：铁氧化物93.5％、氧化铝2.2％、氧化钾0.7％、氧化钙2.5％、氧化镁0.4％、氧化钨0.7％。XRD测定催化剂中铁的氧化物是维氏体相(Fe1-xO，x＝0.082)。
实施例18：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为100％。
将上述分离后的氧化铁转化为四氧化三铁称取73.4g，并称取以下天然同位素丰度的物质：铁粉20.1g，氧化铝2.2g，氧化钾0.7g，氧化钙2.5g，氧化镁0.4g，氧化钨0.7g。将这些物质在搅拌机中混匀后装入电熔炉中，在大气压下直接熔融。熔融物转入冷却槽冷却至200℃以下，冷却后熔块经破碎、球磨和筛分，即得到所需粒度的催化剂产品(催化剂产品最终成分控制为：二价铁和三价铁的物质的量比值Fe2+/Fe3+为4.6，质量百分比含量：铁氧化物93.5％、氧化铝2.2％、氧化钾0.7％、氧化钙2.5％、氧化镁0.4％、氧化钨0.7％。XRD测定催化剂中铁的氧化物是维氏体相(Fe1-xO，x＝0.082)。
实施例19：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-57-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-57丰度为100％。
将上述分离后的氧化铁转化为四氧化三铁称取73.4g，并称取以下天然同位素丰度的物质：铁粉20.1g，氧化铝2.2g，氧化钾0.7g，氧化钙2.5g，氧化镁0.4g，氧化钨0.7g。将这些物质在搅拌机中混匀后装入电熔炉中，在大气压下直接熔融。熔融物转入冷却槽冷却至200℃以下，冷却后熔块经破碎、球磨和筛分，即得到所需粒度的催化剂产品(催化剂产品最终成分控制为：二价铁和三价铁的物质的量比值Fe2+/Fe3+为4.6，质量百分比含量：铁氧化物93.5％、氧化铝2.2％、氧化钾0.7％、氧化钙2.5％、氧化镁0.4％、氧化钨0.7％。XRD测定催化剂中铁的氧化物是维氏体相(Fe1-xO，x＝0.082)。
实施例20：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-58-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-58丰度为100％。
将上述分离后的氧化铁转化为四氧化三铁称取73.4g，并称取以下天然同位素丰度的物质：铁粉20.1g，氧化铝2.2g，氧化钾0.7g，氧化钙2.5g，氧化镁0.4g，氧化钨0.7g。将这些物质在搅拌机中混匀后装入电熔炉中，在大气压下直接熔融。熔融物转入冷却槽冷却至200℃以下，冷却后熔块经破碎、球磨和筛分，即得到所需粒度的催化剂产品(催化剂产品最终成分控制为：二价铁和三价铁的物质的量比值Fe2+/Fe3+为4.6，质量百分比含量：铁氧化物93.5％、氧化铝2.2％、氧化钾0.7％、氧化钙2.5％、氧化镁0.4％、氧化钨0.7％。XRD测定催化剂中铁的氧化物是维氏体相(Fe1-xO，x＝0.082)。
实施例21：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-87.1。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为87.1％，Fe-57丰度为8％，Fe-58丰度为4.9％。
将上述分离后的氧化铁转化为四氧化三铁称取73.4g，并称取以下天然同位素丰度的物质：铁粉20.1g，氧化铝2.2g，氧化钾0.7g，氧化钙2.5g，氧化镁0.4g，氧化钨0.7g。将这些物质在搅拌机中混匀后装入电熔炉中，在大气压下直接熔融。熔融物转入冷却槽冷却至200℃以下，冷却后熔块经破碎、球磨和筛分，即得到所需粒度的催化剂产品(催化剂产品最终成分控制为：二价铁和三价铁的物质的量比值Fe2+/Fe3+为4.6，质量百分比含量：铁氧化物93.5％、氧化铝2.2％、氧化钾0.7％、氧化钙2.5％、氧化镁0.4％、氧化钨0.7％。XRD测定催化剂中铁的氧化物是维氏体相(Fe1-xO，x＝0.082)。
实施例22：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-96。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为96％，Fe-58丰度为4％。
将上述分离后的氧化铁转化为四氧化三铁称取73.4g，并称取以下天然同位素丰度的物质：铁粉20.1g，氧化铝2.2g，氧化钾0.7g，氧化钙2.5g，氧化镁0.4g，氧化钨0.7g。将这些物质在搅拌机中混匀后装入电熔炉中，在大气压下直接熔融。熔融物转入冷却槽冷却至200℃以下，冷却后熔块经破碎、球磨和筛分，即得到所需粒度的催化剂产品(催化剂产品最终成分控制为：二价铁和三价铁的物质的量比值Fe2+/Fe3+为4.6，质量百分比含量：铁氧化物93.5％、氧化铝2.2％、氧化钾0.7％、氧化钙2.5％、氧化镁0.4％、氧化钨0.7％。XRD测定催化剂中铁的氧化物是维氏体相(Fe1-xO，x＝0.082)。
实施例23：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-54-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-54丰度为20％，Fe-56丰度为70％，Fe-57丰度为10％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化镍，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Ni-58-20。在出料口收取分离后的氧化镍，通过ICP-MS检测，Ni-58丰度为20％，Ni-60丰度为40％，Ni-61丰度为40％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例24：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-54-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-54丰度为100％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化镍，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Ni-58-65。在出料口收取分离后的氧化镍，通过ICP-MS检测，Ni-58丰度为65％，Ni-60丰度为20％，Ni-61丰度为15％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例25：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为20％，Fe-57丰度为40％，Fe-58丰度为40％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化镍，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Ni-58-71。在出料口收取分离后的氧化镍，通过ICP-MS检测，Ni-58丰度为71％，Ni-60丰度为16％，Ni-61丰度为13％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸镍溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Fe/LDH催化剂(Ni、Fe质量比7:3)。
实施例26：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-57-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为45％，Fe-57丰度为20％，Fe-58丰度为35％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化铜，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Cu-63-20。在出料口收取分离后的氧化铜，通过ICP-MS检测，Cu-63丰度为20％，Cu-65丰度为80％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化铜转化为硝酸铜并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸铜溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Cu/Fe/LDH催化剂(Cu、Fe质量比7:3)。
实施例27：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-58-20。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为50％，Fe-57丰度为30％，Fe-58丰度为20％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化铜，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Cu-63-65.5。在出料口收取分离后的氧化铜，通过ICP-MS检测，Cu-63丰度为65.5％，Cu-65丰度为34.5％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化铜转化为硝酸铜并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸铜溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Cu/Fe/LDH催化剂(Cu、Fe质量比7:3)。
实施例28：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为100％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化铜，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Cu-63-72.6。在出料口收取分离后的氧化铜，通过ICP-MS检测，Cu-63丰度为72.6％，Cu-65丰度为27.4％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化铜转化为硝酸铜并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸铜溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Cu/Fe/LDH催化剂(Cu、Fe质量比7:3)。
实施例29：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-57-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-57丰度为100％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化镍，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Ni-58-100。在出料口收取分离后的氧化镍，通过ICP-MS检测，Ni-58丰度为100％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化铜，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Cu-63-100。在出料口收取分离后的氧化铜，通过ICP-MS检测，Cu-63丰度为100％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化铜转化为硝酸铜并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁、硝酸镍、硝酸铜溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Cu/Fe/LDH催化剂(Ni、Cu、Fe的质量比4：3：3)。
实施例30：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-58-100。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-58丰度为100％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化镍，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Ni-60-20。在出料口收取分离后的氧化镍，通过ICP-MS检测，Ni-60丰度为20％，Ni-61丰度为40％，Ni-62丰度为40％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化铜，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Cu-65-20。在出料口收取分离后的氧化铜，通过ICP-MS检测，Cu-63丰度为80％，Cu-65丰度为20％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化铜转化为硝酸铜并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁、硝酸镍、硝酸铜溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Cu/Fe/LDH催化剂(Ni、Cu、Fe的质量比4：3：3)。
实施例31：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-87.1。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为87.1％，Fe-57丰度为8％，Fe-58丰度为4.9％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化镍，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Ni-60-24。在出料口收取分离后的氧化镍，通过ICP-MS检测，Ni-60丰度为24％，Ni-61丰度为38％，Ni-62丰度为38％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化铜转化为硝酸铜并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁、硝酸镍、硝酸铜溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Cu/Fe/LDH催化剂(Ni、Cu、Fe的质量比4：3：3)。
实施例32：制备实施例
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然氧化铁，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Fe-56-96。在出料口收取分离后的氧化铁，通过ICP-MS检测，Fe-56丰度为96％，Fe-58丰度为4％。
以同位素分离法的原理，通过中国原子能科学研究院F-3型磁分离装置分离天然同位素丰度的氧化铜，具体操作条件为：温度2000℃，磁铁电源500A×100V，离子源电压30-35kV，磁分离参数Cu-65-29.3。在出料口收取分离后的氧化铜，通过ICP-MS检测，Cu-63丰度为70.7％，Cu-65丰度为29.3％。
将上述分离后的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将上述分离后的氧化铜转化为硝酸铜并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁、硝酸镍、硝酸铜溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Cu/Fe/LDH催化剂(Ni、Cu、Fe的质量比4：3：3)。
实施例33：对照制备实施例
将天然同位素丰度的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化铜转化为硝酸铜并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁与硝酸铜溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Cu/Fe/LDH催化剂(Cu、Fe质量比7:3)。
实施例34：对照制备实施例
将天然同位素丰度的氧化铁转化为硝酸铁并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化镍转化为硝酸镍并配制成1mol/L的溶液，将天然同位素丰度的氧化铜转化为硝酸铜并配制成1mol/L的溶液，以碳酸铵为碱源，经水热法制备催化剂，具体方法如下：
取硝酸铁、硝酸镍、硝酸铜溶液各20ml，混合后加入2.0g乙酸钠，搅拌1h，40℃恒温2h，80℃烘干，得催化剂前驱体。将催化剂前驱体加入50ml浓度为2.0mol/L的尿素溶液中，130℃水热处理6h，过滤后沉淀洗涤至中性，120℃干燥过夜，550℃焙烧4h，制备得到Ni/Cu/Fe/LDH催化剂(Ni、Cu、Fe的质量比4：3：3)。
实施例35：催化反应实施例
将前述实施例1-11、23-34制备各催化剂分别用于碱性电解水析氧反应的催化，具体方法如下：
取6mg催化剂溶于1ml乙醇中，并添加20μL Nafion粘结剂，滴加到0.01cm×1cm×3cm的泡沫镍上，烘干后用溶胶将中间1cm×1cm的区域覆盖，暴露出两端1cm2的区域，其中一端连接电极夹，另一端浸入1M KOH电解质溶液中(其中泡沫镍为工作电极，石墨碳棒为对电极，饱和甘汞电极为参比电极)。
在25℃下，在1M的KOH电解液中进行电解水析氧反应测试，析氧反应活性测试使用CHI640电化学工作站。首先在0-1V电压区间以50mv/s的扫描速率扫描100圈使催化剂活性达到稳定。之后在0-1V电压区间以2mv/s的扫描速率获取lsv曲线，得到对应的I-ESCE曲线、IR矫正补偿液接电阻和外电路电阻造成的电压损失，换算成I-ERHE曲线。根据换算后的lsv曲线获取不同电流密度下对应的过电位并进行Tafel斜率拟合。
测试结果如下表1所示。
表1碱性电解水析氧反应测试结果
对比上述碱性电解水析氧反应的结果，可见基于同位素丰度不同于天然Fe元素的Fe源构建的催化剂在相同电压下具有更高的电流密度，具有更优异的电催化析氧活性，有利于降低电解水用电成本。
实施例36：催化反应实施例
将前述实施例制备各催化剂分别用于合成氨反应的催化，具体方法如下：
将0.1g催化剂(催化剂粒度1.0-1.4mm，符合正态分布)置于反应器中，压力15MPa、温度425℃、空速3.0×104h-1、H2/N2摩尔比＝3的条件下进行合成氨反应，通过气相色谱仪在线分析反应器出口处氨等有机物浓度。
测试结果如下表2所示。
表2合成氨反应测试结果
对比上述合成氨反应的结果，可见基于同位素丰度不同于天然Fe元素的Fe源构建的合成氨催化剂在相同条件下具有更高的氨产率，有利于降低合成氨成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
Claims (9)
1.一种含铁催化剂，其特征在于：所述的催化剂包含催化活性物质，所述的催化活性物质包含金属铁或其化合物，所述的金属铁或其化合物中的铁元素由组成和/或丰度较天然有所改变的非放射性同位素构成，其中至少一种非放射性同位素的丰度在天然丰度的基础上改变1/20以上且不低于20％。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：
所述的催化活性物质还包含金属镍或其化合物，金属铁或其化合物与金属镍或其化合物的质量比为1:0.1-10；
所述的金属镍或其化合物中的镍元素由非放射性同位素构成，各种同位素组成和/或丰度与天然相同或不同。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：
所述的催化活性物质还包含金属铜或其化合物，金属铁或其化合物与金属铜或其化合物的质量比为1:0.1-10；
所述的金属铜或其化合物中的铜元素由非放射性同位素构成，各种同位素组成和/或丰度与天然相同或不同。
4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的催化剂还包含催化辅助物质，所述的催化活性物质与所述的催化辅助物质的质量比为1:0.1-10。
5.根据权利要求4所述的催化剂，其特征在于：所述的催化辅助物质包含助催化剂，选自为钌、钴、金、钯、锌、稀土元素中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的催化剂，其特征在于：所述的催化辅助物质包含催化剂载体，选自活性炭、碳化硅、三氧化二铝、石墨烯、二氧化硅、沸石中的一种或几种。
7.根据权利要求1-6之一所述的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)催化活性物质的制备：利用同位素分离法、同位素混合法、核反应法或元素人工生产法制备同位素组成和/或丰度改变的所述的催化活性物质或其化合物；
(2)催化剂的制备：利用各催化活性物质或其化合物制备所述的催化剂。
8.根据权利要求1-6之一所述的催化剂用于催化电解水析氧反应的用途。
9.根据权利要求1-6之一所述的催化剂用于催化合成氨反应的用途。
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