CN113351203A - 石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法 - Google Patents

石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113351203A
CN113351203A CN202110779359.3A CN202110779359A CN113351203A CN 113351203 A CN113351203 A CN 113351203A CN 202110779359 A CN202110779359 A CN 202110779359A CN 113351203 A CN113351203 A CN 113351203A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene composite
metal
ammonia
composite material
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110779359.3A
Other languages
English (en)
Inventor
雷振东
唐亚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202110779359.3A priority Critical patent/CN113351203A/zh
Publication of CN113351203A publication Critical patent/CN113351203A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/58—Platinum group metals with alkali- or alkaline earth metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/78—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with alkali- or alkaline earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0411—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the catalyst
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明属于合成氨催化剂技术领域，具体涉及石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法，包括含有石墨烯复合金属氧化物和石墨烯复合金属氢化物，先通过金属氢化物拓扑还原引入H‑后形成石墨烯复合氧氢化合物，然后通过金属化合物溶液引入金属基形成具有催化活性的金属基石墨烯复合氧氢化合物。石墨烯复合材料发展了具有在300‑500℃下，0.1至5兆帕下稳定高效合成氨的新型催化材料，该新型催化材料相对于传统的贵金属催化剂具有显著的经济效益。本发明的石墨烯复合氧氢化合物具有高催化活性，能够实现相较于常规氨气合成的数倍合成率。催化剂用量小，甚至在低温下进行反应。因此，也有利于对反应的控制。

Description

石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法
技术领域
本发明属于合成氨催化剂技术领域，具体涉及石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法。
背景技术
氨的合成是化学工业和Haber-Bosch方法最基础的过程，广泛的使用氧化铁催化剂和氢氧化钾促进剂。这个方法在100多年中并没有任何变化。在Haber-Bosch方法中的氨合成，主要在高温(300℃-500℃)，高压(20-40MPa)的条件下，利用N2和H2在催化剂表面合成。氨合成反应使用N2和H2作为原料，表示为
Figure BDA0003155654700000011
然而这个反应是热力学反应，因此，为了更好的使平衡右移，采取低温是更好的办法。
然而，N≡N具有极强的惰性性质，因此氮和氢之间的反应极其缓慢。因此开发一种破坏N≡N的活性催化剂是十分重要的。Haber等人利用铁矿石作为催化剂。这种铁矿石的主要成分是氧化铁，氧化铝，氧化钾。在Haber-Bosch方法中，氧化铁在反应堆中作为催化剂。然而，实际上真正起反应的是金属铁与氢的还原反应。铝作为一种载体并没有减少和防止铁颗粒烧结，氧化钾将电子贡献给铁去增强催化能力。
有鉴于此：本发明提出一种石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法，可在较低温度(300-500℃)将氨气实现与氮气和氢气的催化合成，具有极好的稳定性，制备过程简单且应用广泛。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
石墨烯复合材料合成氨催化剂，包括含有石墨烯复合金属氧化物和石墨烯复合金属氢化物，先通过金属氢化物拓扑还原引入H-后形成石墨烯复合氧氢化合物，然后通过金属化合物溶液引入金属基形成具有催化活性的金属基石墨烯复合氧氢化合物。
进一步，所述石墨烯复合金属氧化物为有空位的石墨烯和金属氧化物通过水热法制备得到。
进一步，石墨烯复合金属氢化物为有空位的石墨烯和金属氢化物通过水热法制备得到。
进一步，所述有空位的石墨烯的制备方法如下：通过氧化石墨烯，以苯为额外碳源，在真空反应炉以及氮气气氛保护下400-600℃高温下热解，得到有空位的石墨烯。
进一步，所述金属氧化物为带有Li+,、Na+,、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Ti6+、V6+、Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Al3+或Ga3+一种或多种的上述金属离子组成的氧化物。
进一步，所述金属氢化物为NaH、KH、MgH2或CaH2的一种或多种。
进一步，所述金属化合物溶液为Ru3(CO)12溶液、Fe(acac)3溶液或Co(acac)3溶液的一种或多种。
本发明的另一技术方案是，石墨烯复合材料合成氨催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)以苯、金属基氧化物为原料利用管式炉加热挥发苯与金属基氧化物，在真空反应炉以及氮气气氛保护下，控制反应温度为400-600℃，高温热解合成空位的石墨烯；
(2)在充满N2的氛围中混合金属氧化物与金属氢化物，并在400-700℃下温度条件下，在一个抽真空密封的的石英管中混合金属氧化物和与金属氢化物，所述金属氧化物和与金属氢化物的摩尔比为(1)：(2.5-3.5)，并将空位的石墨烯、金属氧化物和与金属氢化物密封在一个抽真空的耐热玻璃管中，反应得到石墨烯复合材料反应初产物；
(3)将所述石墨烯复合材料反应初产物用NH4Cl/甲醇洗涤，并通过真空干燥得到石墨烯复合材料粉末。
(4)在充满氮气或氩气气氛保护的环境下，将金属氢化物混合所述石墨烯复合材料粉末，放入钢制反应器中，制备得到石墨烯复合氧氢化合物；
(5)将石墨烯复合氧氢化合物加入到金属化合物溶液中，在室温下搅拌2-5小时后，在真空加热下除去金属化合物溶液的溶剂部分，收集金属基石墨烯复合氧氢化合物粉末，在真空下密封在一个热释光管中，并在加热炉中以1.7℃的速度加热到550-800℃，持续2-5小时，制备得到石墨烯复合材料合成氨催化剂。
本发明的另一技术方案是，石墨烯复合材料合成氨催化剂制备氨气的方法，包括以下步骤：
(1)将石墨烯复合材料合成氨催化剂悬浮在不锈钢管中，并放在石英棉床上；
(2)所述石墨烯复合材料合成氨催化剂在流动的反应气体下，所述反应气体为N2、H2和Ar的混合气体，控制温度为300-500℃，催化反应在0.1至5兆帕的压力下进行，流速为80-110毫升/分钟，加热反应2-3小时，反应形成稳定的氨气。
进一步，所述反应气体成分为N2:H2:Ar＝22.5:(67.5-70):(10-12)。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法，用含有石墨烯复合金属氧化物和石墨烯复合金属氢化物，先通过金属氢化物拓扑还原引入H-后形成石墨烯复合氧氢化合物，然后通过金属化合物溶液引入金属基形成具有催化活性的金属基石墨烯复合氧氢化合物。该石墨烯复合材料合成氨催化剂材料具有在300-500℃下，0.1至5兆帕下稳定高效合成氨的新型催化材料，该新型催化材料相对于传统的贵金属催化剂具有显著的经济效益。
此外该石墨烯复合材料合成氨催化剂，由于加入了石墨烯复合金属氧化物和石墨烯复合金属氢化物，且通过金属化合物溶液引入金属基，其金属基是负载在石墨烯复合氧氢化合物上，所需要的金属基用量很少(0.1％-1％)，相比第一代碱金属催化剂或者碱金属化合物催化剂，即Fe3O4基熔铁催化剂,含量高达90％，同时还含Al,K,Ca,Mg等多种金属的氧化物助催化剂。此外，钌基催化剂因含量大于10％，价格高昂。经检测，本发明用量为原来的碱金属、碱金属化合物，或碱土金属化合物的0.1％到1％。因此本发明的石墨烯复合材料合成氨催化剂不仅具有高催化活性，能够实现相较于常规氨气合成的数倍合成率，而且催化剂用量小，甚至在低温下进行反应。因此，也有利于对反应的控制。另外没有必要添加促进剂化合物，如碱金属、碱金属化合物，或碱土金属化合物。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明中含Ru基，Co基和Fe基的石墨烯复合材料合成氨催化剂粉末的衍射XRD数据图。
图2为本发明中含Ru基，Co基和Fe基的石墨烯复合材料合成氨催化剂的稳定性TGA数据图。
图3为本发明中含Ru基的石墨烯复合材料合成氨催化剂的TEM图。
图4为本发明中含Fe基的石墨烯复合材料合成氨催化剂的TEM图。
图5为本发明中含Co基的石墨烯复合材料合成氨催化剂的TEM图。
图6为本发明中空位的石墨烯为石墨烯前驱体SEM图。
图7为本发明中含Ru基，Co基和Fe基的石墨烯复合材料合成氨催化剂拉曼数据图。
图8为本发明中具有金属基的石墨烯复合材料合成氨催化剂和不含金属基的的石墨烯复合材料合成氨催化剂的氨气产率和反应时间对比图。
图9为本发明中现有技术的金属催化剂和含金属基的石墨烯复合材料合成氨催化剂的合成氨反应活性比较图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
参看图1，石墨烯复合材料合成氨催化剂，包括含有石墨烯复合金属氧化物和石墨烯复合金属氢化物，先通过金属氢化物拓扑还原引入H-后形成石墨烯复合氧氢化合物，然后通过金属化合物溶液引入金属基形成具有催化活性的金属基石墨烯复合氧氢化合物。
其中石墨烯复合金属氧化物在无金属负载的情况下，不具有合成氨活性。通过金属氢化物(NaH,KH,MgH2,CaH2)拓扑还原引入H-后形成的石墨烯复合氧氢化合物在N2/H2混合气体状态下可以稳定催化合成氨气，其中石墨烯复合中心和H□同时对催化活性有重要作用。
作为本实施例的进一步补充，所述石墨烯复合金属氧化物为有空位的石墨烯和金属氧化物通过水热法制备得到。
作为本实施例的进一步补充，石墨烯复合金属氢化物为有空位的石墨烯和金属氢化物通过水热法制备得到。
作为本实施例的进一步补充，所述有空位的石墨烯的制备方法如下：通过氧化石墨烯，以苯为额外碳源，在真空反应炉以及氮气气氛保护下400-600℃高温下热解，得到有空位的石墨烯。
作为本实施例的进一步补充，所述金属氧化物为带有Li+,、Na+,、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2 +、Ba2+、Ti6+、V6+、Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Al3+或Ga3+一种或多种的上述金属离子组成的氧化物。
作为本实施例的进一步补充，所述金属氢化物为NaH、KH、MgH2或CaH2的一种或多种。
作为本实施例的进一步补充，所述金属化合物溶液为Ru3(CO)12溶液、Fe(acac)3溶液或Co(acac)3溶液的一种或多种。
本发明的另一技术方案是，石墨烯复合材料合成氨催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)以苯、金属基氧化物为原料利用管式炉加热挥发苯与金属基氧化物，在真空反应炉以及氮气气氛保护下，控制反应温度为400-600℃，高温热解合成空位的石墨烯，此时形成的空位的石墨烯为石墨烯前驱体，具有良好的活性位点，实现温和条件下高效催化合成氨。
(2)在充满N2的氛围中混合金属氧化物与金属氢化物，并在400-700℃下温度条件下，在一个抽真空密封的的石英管中混合金属氧化物和与金属氢化物，所述金属氧化物和与金属氢化物的摩尔比为1：3，并将空位的石墨烯、金属氧化物和与金属氢化物密封在一个抽真空的耐热玻璃管中，反应得到石墨烯复合材料反应初产物；
在本实施例中，耐热玻璃管的外径20毫米，内径14毫米，长度为12厘米。
(3)将所述石墨烯复合材料反应初产物用NH4Cl/甲醇洗涤，并通过真空干燥得到石墨烯复合材料粉末。
在本实施例中，可利用粉末衍射技术，扫描电子显微镜等技术手段严格测试所获得的粉末粒径及样品纯度；
(4)在充满氮气或氩气气氛保护的环境下，将金属氢化物混合所述石墨烯复合材料粉末，放入钢制反应器中，制备得到石墨烯复合氧氢化合物；
(5)将石墨烯复合氧氢化合物加入到金属化合物溶液中，在室温下搅拌2-5小时后，在真空加热下除去金属化合物溶液的溶剂部分，收集金属基石墨烯复合氧氢化合物粉末，在真空下密封在一个热释光管中，并在加热炉中以1.7℃的速度加热到550-800℃，优选为600℃，持续2-5小时，制备得到石墨烯复合材料合成氨催化剂。
利用简单的水热合成方法所制备的石墨烯复合材料，具有良好的光化学稳定性；本发明工艺简单，易于操作，产率较高，符合绿色化学的要求。
石墨烯复合材料合成氨催化剂制备氨气的方法，包括以下步骤：
(1)将石墨烯复合材料合成氨催化剂悬浮在不锈钢管中，并放在石英棉床上；
(2)所述石墨烯复合材料合成氨催化剂在流动的反应气体下，所述反应气体为N2、H2和Ar的混合气体，反应气体成分为N2:H2:Ar＝22.5:(67.5-70):(10-12)，控制温度为300-500℃，催化反应在0.1至5兆帕的压力下进行，流速为80-110毫升/分钟，加热反应2-3小时，反应形成稳定的氨气。所述氨气由质谱仪进行定性监测，质谱仪监测的是NH3+或NH2+，可通过1.87×10-5M NH4Cl(333mL)与NH3电极进行量化。
参看图1，在室温下空气中测试石墨烯复合材料合成氨催化剂粉末，三条曲线从上至下分别为Ru基，Co基和Fe基的石墨烯复合材料合成氨催化剂粉末的衍射XRD数据图。
参看图2，为了比较制得的石墨烯复合材料合成氨催化剂的热稳定性，在室温下氮气气氛下测试，升温速率10℃/min，三条曲线从上至下分别为Ru基，Co基和Fe基的石墨烯复合材料合成氨催化剂的热稳定性TGA数据，可知，本发明制得的石墨烯复合材料合成氨催化剂在100-600℃范围内热稳定性基本没有变化，从600-800℃也只有很少的变化，表明制得的Ru基，Co基和Fe基的石墨烯复合材料合成氨催化剂热稳定性好，能满足合成氨在较低或者较高的反应温度下进行反应而不失活。
参看图3，图4和图5，分别为本发明制得的Ru基，Fe基和Co基的石墨烯复合材料合成氨催化剂的TEM图。
参看图6为制得的空位的石墨烯为石墨烯前驱体SEM图。
参看图7，三条曲线从上至下分别为Ru基，Co基和Fe基的石墨烯复合材料合成氨催化剂的拉曼数据图。
参看图8可知：在300℃，5MPa条件下，采用本发明的含金属基的石墨烯复合材料合成氨催化剂相比原来的非金属基的石墨烯复合材料合成氨催化剂，同样合成氨的产率和产量显著提高，具体可参看图8的比较图。
参看图9，400℃，5MPa条件下，本发明以Cs-Ru/MgO金属化合物和制得的Ru基的石墨烯复合材料合成氨催化剂作比较,Ru基的石墨烯复合材料合成氨催化剂的催化反应活性是Cs-Ru/MgO金属化合物的催化反应活性的15倍左右。
本发明以Co-MoN金属化合物和制得的Co基的石墨烯复合材料合成氨催化剂作比较，Co基的石墨烯复合材料合成氨催化剂的催化反应活性是Co-MoN金属化合物的催化反应活性的400倍左右。
本发明以Fe3O4金属化合物和制得的Fe基的石墨烯复合材料合成氨催化剂作比较,Fe基的石墨烯复合材料合成氨催化剂的催化反应活性是Fe3O4金属化合物的催化反应活性的70倍左右。
由上述比较可知，本发明制得含金属基的石墨烯复合材料合成氨催化剂，活性增加了10倍以上，因此所需要的金属基用量很少(原来的0.1％-1％)。由于加入了石墨烯复合金属氧化物和石墨烯复合金属氢化物，且通过金属化合物溶液引入金属基，其金属基是负载在石墨烯复合氧氢化合物上，相比第一代碱金属催化剂或者碱金属化合物催化剂，即Fe3O4基熔铁催化剂,含量高达90％，同时还含Al,K,Ca,Mg等多种金属的氧化物助催化剂。此外，钌基催化剂因含量大于10％，价格高昂。经检测，本发明用量为原来的碱金属、碱金属化合物，或碱土金属化合物的0.1％到1％。因此本发明的石墨烯复合材料合成氨催化剂不仅具有高催化活性，能够实现相较于常规氨气合成的数倍合成率，而且催化剂用量小，甚至在低温下进行反应。因此，也有利于对反应的控制。另外没有必要添加促进剂化合物，如碱金属、碱金属化合物，或碱土金属化合物。
下面针对石墨烯复合材料氨合成催化剂的制备方法及NH3合成的产率和效率，通过具体的实施例进行说明。具体结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003155654700000061
Figure BDA0003155654700000071
表1的实施例可知：采用本发明的石墨烯复合材料合成氨催化剂相比于后，合成氨的产量基本在充分反应后，合成氨的产率可控制在60％左右。产率明显提升。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.石墨烯复合材料合成氨催化剂，其特征在于：包括含有石墨烯复合金属氧化物和石墨烯复合金属氢化物，先通过金属氢化物拓扑还原引入H-后形成石墨烯复合氧氢化合物，然后通过金属化合物溶液引入金属基形成具有催化活性的金属基石墨烯复合氧氢化合物。
2.根据权利要求1所述的石墨烯复合材料氨分解催化剂，其特征在于：所述石墨烯复合金属氧化物为有空位的石墨烯和金属氧化物通过水热法制备得到。
3.根据权利要求2所述的石墨烯复合材料合成氨催化剂，其特征在于：所述石墨烯复合金属氢化物为有空位的石墨烯和金属氢化物通过水热法制备得到。
4.根据权利要求2或3所述的石墨烯复合材料合成氨催化剂，其特征在于：所述有空位的石墨烯的制备方法如下：通过氧化石墨烯，以苯为额外碳源，在真空反应炉以及氮气气氛保护下400-600℃高温下热解，得到有空位的石墨烯。
5.根据权利要求2所述的石墨烯复合材料合成氨催化剂，其特征在于：所述金属氧化物为带有Li+,、Na+,、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Ti6+、V6+、Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Al3+或Ga3+一种或多种的上述金属离子组成的氧化物。
6.根据权利要求1或3所述的石墨烯复合材料合成氨催化剂，其特征在于：所述金属氢化物为NaH、KH、MgH2或CaH2的一种或多种。
7.根据权利要求1或2或3或5所述的石墨烯复合材料合成氨催化剂，其特征在于：所述金属化合物溶液为Ru3(CO)12溶液、Fe(acac)3溶液或Co(acac)3溶液的一种或多种。
8.石墨烯复合材料合成氨催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)以苯、金属基氧化物为原料利用管式炉加热挥发苯与金属基氧化物，在真空反应炉以及氮气气氛保护下，控制反应温度为400-600℃，高温热解合成空位的石墨烯；
(2)在充满N2的氛围中混合金属氧化物与金属氢化物，并在400-700℃下温度条件下，在一个抽真空密封的的石英管中混合金属氧化物和与金属氢化物，所述金属氧化物和与金属氢化物的摩尔比为(1)：(2.5-3.5)，并将空位的石墨烯、金属氧化物和与金属氢化物密封在一个抽真空的耐热玻璃管中，反应得到石墨烯复合材料反应初产物；
(3)将所述石墨烯复合材料反应初产物用NH4Cl/甲醇洗涤，并通过真空干燥得到石墨烯复合材料粉末。
(4)在充满氮气或氩气气氛保护的环境下，将金属氢化物混合所述石墨烯复合材料粉末，放入钢制反应器中，制备得到石墨烯复合氧氢化合物；
(5)将石墨烯复合氧氢化合物加入到金属化合物溶液中，在室温下搅拌2-5小时后，在真空加热下除去金属化合物溶液的溶剂部分，收集金属基石墨烯复合氧氢化合物粉末，在真空下密封在一个热释光管中，并在加热炉中以1.7℃的速度加热到550-800℃，持续2-5小时，制备得到石墨烯复合材料合成氨催化剂。
9.石墨烯复合材料合成氨催化剂制备氨气的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将石墨烯复合材料合成氨催化剂悬浮在不锈钢管中，并放在石英棉床上；
(2)所述石墨烯复合材料合成氨催化剂在流动的反应气体下，所述反应气体为N2、H2和Ar的混合气体，控制温度为300-500℃，催化反应在0.1至5兆帕的压力下进行，流速为80-110毫升/分钟，加热反应2-3小时，反应形成稳定的氨气。
10.根据权利要求9所述的石墨烯复合材料合成氨催化剂制备氨气的方法，其特征在于：所述反应气体成分为N2:H2:Ar＝22.5:(67.5-70):(10-12)。
CN202110779359.3A 2021-07-09 2021-07-09 石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法 Pending CN113351203A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110779359.3A CN113351203A (zh) 2021-07-09 2021-07-09 石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110779359.3A CN113351203A (zh) 2021-07-09 2021-07-09 石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113351203A true CN113351203A (zh) 2021-09-07

Family

ID=77539016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110779359.3A Pending CN113351203A (zh) 2021-07-09 2021-07-09 石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113351203A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114653363A (zh) * 2022-03-23 2022-06-24 雷振东 一种合成氨催化剂的制备方法及应用
CN117772260A (zh) * 2024-02-26 2024-03-29 山东海化集团有限公司 一种合成氨复合催化剂及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107686120A (zh) * 2016-08-05 2018-02-13 华中师范大学 一种聚集太阳能催化合成氨的方法及其催化剂
CN107764849A (zh) * 2017-10-16 2018-03-06 西南大学 一种石墨烯缺陷的检测方法
CN111167443A (zh) * 2020-01-20 2020-05-19 武汉大学 一种新型钌基催化剂及其制备方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107686120A (zh) * 2016-08-05 2018-02-13 华中师范大学 一种聚集太阳能催化合成氨的方法及其催化剂
CN107764849A (zh) * 2017-10-16 2018-03-06 西南大学 一种石墨烯缺陷的检测方法
CN111167443A (zh) * 2020-01-20 2020-05-19 武汉大学 一种新型钌基催化剂及其制备方法和应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114653363A (zh) * 2022-03-23 2022-06-24 雷振东 一种合成氨催化剂的制备方法及应用
CN117772260A (zh) * 2024-02-26 2024-03-29 山东海化集团有限公司 一种合成氨复合催化剂及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6680919B2 (ja) 担持金属触媒
US10017395B2 (en) Ammonia synthesis catalyst and ammonia synthesis method
JP6152381B2 (ja) 導電性マイエナイト型化合物粉末の製造方法
Choudhary et al. NiO-Alkaline Earth Oxide Catalysts for Oxidative Methane-to-Syngas Conversion: Influence of Alkaline Earth Oxide on the Surface Properties and Temperature-Programmed Reduction/Reaction by H2and Methane
CN110252378B (zh) 一种单原子双活性中心Co基氨合成催化剂及其制备方法
CN110496969B (zh) 纳米钨粉及其制备方法
CN106867623A (zh) 一种载氧体在化学链燃烧中的应用
CN113351203A (zh) 石墨烯复合材料合成氨催化剂及制备方法和制备氨气方法
Sastre et al. Effect of low-loading of Ni on the activity of La0. 9Sr0. 1FeO3 perovskites for chemical looping dry reforming of methane
WO2016133213A1 (ja) アンモニア合成触媒とその製造方法
CN113351204A (zh) 石墨烯复合材料氨氢转化催化剂及制备方法
KR101917103B1 (ko) 다공성 니켈-알루미늄 합금 분말, 이를 이용한 촉매 및 그 제조 방법
CN113353899B (zh) 一种氮化硼纳米管的制备方法、氮化硼纳米管及其应用
CN107746057B (zh) 一种超细碳化钼的制备方法
CN113772711B (zh) 一种铝热还原制备稀土金属六硼化物的方法
CN114653363A (zh) 一种合成氨催化剂的制备方法及应用
WO2021172107A1 (ja) 典型元素酸化物を含む金属担持物、アンモニア合成用触媒、及びアンモニアの合成方法
JP7418849B2 (ja) 酸窒素水素化物、酸窒素水素化物を含む金属担持物、及びアンモニア合成用触媒
CN115475637B (zh) 一种用于费托合成制备烯烃的催化剂及其制备方法和应用
CN115532256B (zh) 一种钌基合成氨催化剂及其制备方法和应用
CN110721691A (zh) 一种cfan催化剂及其制备和在甲烷制氢中的应用
CN114100649B (zh) 一种高导热Fe基催化剂及其制备方法和在费托合成反应中的应用
CN116899603B (zh) 一种Ni-MoC/NC材料及其制备方法与应用
CN114272928B (zh) 用于乙酸自热重整制氢的镁钛类钙钛矿型镍基催化剂
WO2021172109A1 (ja) 酸窒素水素化物、酸窒素水素化物を含む金属担持物、及びアンモニア合成用触媒

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination