CN114653363A - 一种合成氨催化剂的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及合成氨催化剂技术领域，具体涉及一种合成氨催化剂的制备方法及应用，包括MHO，其中M＝Al、Ga、Sc或Y，所述MHO引入Ru离子后经过还原得到具有催化活性的Ru/MHO。该合成氨催化剂具有在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。此外该合成氨催化剂，由于MHO引入Ru离子后经过还原得到具有催化活性的Ru/MHO，所需要的合成氨催化剂用量很少(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。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％。
Description
技术领域
本发明涉及合成氨催化剂技术领域，具体涉及一种合成氨催化剂的制备方法及应用。
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：本发明提出一种合成氨催化剂的制备方法及应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种合成氨催化剂的制备方法及应用，可在较低温度(300-500℃)和常压下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：
一种合成氨催化剂一种合成氨催化剂的制备方法，包括MHO，其中M＝Al、Ga、Sc或Y，所述MHO引入Ru离子后经过还原得到具有催化活性的Ru/MHO，制备步骤如下：
(1)将所述MHO的样品处理：所述MHO转移至盛有适量NH4Cl和甲醇溶液中，经过抽滤方式得到灰色粉末的MHO；
(2)Ru/MHO合成的合成：
(2.1)将上述制备的所述灰色粉末的MHO和Ru3(CO)12转移至旋瓶中，加入THF，低压旋转蒸发8-12min，待THF完全挥发后，收集固体样品为Ru3(CO)12/MHO；
(2.2)将上述制备的所述Ru3(CO)12/MHO转移至pyrex管中真空密封，升温至200-500℃，并进行退火处理，最后待冷却至室温，收集固体样品为RuOx/MHO；
(2.3)将上述制备的所述RuOx/MHO置于反应管中，通入高纯H2，所述H2流量为50-90ml/min，升温至350-450℃，并进行退火处理，最后待冷却至室温，得到固体样品为Ru/MHO。
进一步，所述MHO的制备方法如下：
(a)M2O3预处理：称取20-50g M2O3样品，升温至800-1100℃，并通过退火处理，完全去除所述M2O3样品中的水分，在退火结束后趁热立即转移至手套箱，待冷却至室温备用；
(b)MHO的合成：先在手套箱里称取所述M2O315-30g，并称取CaH2，控制所述M2O3和CaH2摩尔比为1:(3.5-4.5)，然后将所述M2O3和CaH2研磨20-40分钟后进行压片，并转移至石英管密封；最后升温至900℃，并退火处理得到所述MHO。
进一步，在所述步骤(a)中，所述退火的时间为5-8h；在所述步骤(b)中，所述退火的时间为45-50h。
进一步，在所述步骤(2.1)中，加入到旋瓶中的THF占旋瓶体积的(1/4)-(1/2)。
进一步，在所述步骤(2.2)中，升温至200-500℃的速率控制为4-8℃/min。
进一步，在所述步骤(2.2)中，所述退火的时间为1.5h-2.5h。
进一步，在所述步骤(2.3)中，升温至350-450℃的速率控制为4-8℃/min。
进一步，所述步骤(2.3)中，所述退火的时间为1.5h-2.5h。
一种如上述制备得到的合成氨催化剂的应用，用于常压低温反应条件下进行合成氨反应。
进一步，所述用于常压低温反应条件下进行合成氨反应的方法是：取0.1-1g所述合成氨催化剂，H2：N2＝(1-3)：(3-1)，流量1-60mL/min，压力为0.1-5Mpa，得到氨气产物。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为一种合成氨催化剂的制备方法及应用，合成氨催化剂包括MHO，其中M＝Al、Ga、Sc或Y，在MHO引入Ru离子后经过还原得到具有催化活性的Ru/MHO。
该合成氨催化剂具有在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。
此外该合成氨催化剂，由于MHO引入Ru离子后经过还原得到具有催化活性的Ru/MHO，所需要的合成氨催化剂用量很少(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，甚至在低温常压下进行反应。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为本发明中的MHO样品煅烧前的示意图。
图2为本发明中的MHO灰色粉末的示意图。
图3为本发明中通过XRD测试实验合成的MHO样品的示意图。
图4为本发明中在不同的反应压力和温度范围内NH3合成2wt％Ru/MHO的活性的示意图。
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-图3，一种合成氨催化剂一种合成氨催化剂的制备方法，包括MHO，其中M＝Al、Ga、Sc或Y，所述MHO引入Ru离子后经过还原得到具有催化活性的Ru/MHO，先进行MHO的制备方法，其制备方法如下：
(a)M2O3预处理：称取20-50g M2O3样品，以20℃/min升温的升温速率升温至800-1100℃，并通过退火处理，完全去除所述M2O3样品中的水分，在退火结束后趁热立即转移至手套箱，所述退火的时间为5-8h，优选的，控制退火的时间为6h，最后待冷却至室温备用。
(b)MHO的合成：先在手套箱里称取所述M2O315-30g，并称取CaH2，控制所述M2O3和CaH2摩尔比为1:(3.5-4.5)，优选的，控制所述M2O3和CaH2摩尔比为1:4。然后将所述M2O3和CaH2研磨20-40分钟后进行压片，并转移至石英管密封；最后以2℃/min升温的升温速率升温至900℃，并退火处理得到所述MHO，所述退火的时间为45-50h，优选的，控制退火的时间为48h，参看图1为得到所述MHO的样品。
具有催化活性的Ru/MHO制备步骤如下：
(1)将所述MHO的样品处理：取2g所述MHO样品转移至盛有适量NH4Cl和甲醇溶液中，经过抽滤方式得到灰色粉末的MHO，参看图2为得到的灰色粉末的MHO
(2)Ru/MHO合成的合成：
(2.1)采用浸渍法得到固体样品Ru3(CO)12/MHO：先取1g上述制备的MHO和40g Ru3(CO)12，将所述灰色粉末的MHO和Ru3(CO)12转移至旋瓶中。然后加入THF，加入到旋瓶中的THF占旋瓶体积的(1/4)-(1/2)，优选的，加入到旋瓶中的THF占旋瓶体积的1/3。低压旋转蒸发8-12min，优选的，控制低压旋转蒸发10min，待THF完全挥发后，收集固体转移至手套箱备用，此时收集的固体样品为Ru3(CO)12/MHO。
(2.2)采用煅烧法得到固体样品RuOx/MHO：将上述制备的所述Ru3(CO)12/MHO转移至pyrex管中真空密封，升温至200-500℃，其中，升温至200-500℃的速率控制为4-8℃/min，优选的，升温速率控制为6℃/min。并进行退火处理，退火的时间为1.5h-2.5h，优选的，控制退火的时间为2h。最后待冷却至室温，收集固体样品为RuOx/MHO。
(2.3)采用H2还原法得到固体样品Ru/MHO：将上述制备的所述RuOx/MHO置于反应管中，通入高纯H2，所述H2流量为50-90ml/min，升温至350-450℃，升温至350-450℃的速率控制为4-8℃/min，升温速率控制为6℃/min。并进行退火处理，退火的时间为1.5h-2.5h，优选的，控制退火的时间为2h。待冷却至室温，得到固体样品为Ru/MHO。
将上述制备合成的Ru/MHO进行结构分析，通过XRD测试，测试条件:10-85°，0.02°/0.2s，具体结果参看图3。
一种如上述制备得到的合成氨催化剂的应用，用于常压低温反应条件下进行合成氨反应。进一步，所述用于常压低温反应条件下进行合成氨反应的方法是：取0.2g所述的2wt％合成氨催化剂，H2：N2＝3:1，流量60mL/min，压力为0.1-5Mpa，得到氨气产物。
具体的，参看图4，由图4可知，随着温度和压力的升高，催化剂的合成氨活性显著的提高。当温度升高到400℃时，压力为4MPa的条件下，合成氨速率达到约12mmol·g-1·h-1；当温度升高到500℃，压力为4MPa的条件下，催化剂的合成氨活性急剧提高，合成氨速率达到约76mmol·g-1·h-1，将压力继续升高至5MPa时，合成氨速率高达约84mmol·g-1·h-1。
在1MPa的条件下，我们分别测试了在400℃，500℃下的合成氨活性。图4中可以清楚的观察到在1MPa，400-500℃范围区间类，合成氨速率分别约为6，28mmol·g-1·h-1，表明了合成氨速率随着温度的上升而增加，也可以进一步从侧面反应出催化剂表面的氢中毒现象很小，导致催化剂合成氨活性提高。
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)
1.一种合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：包括MHO，其中M＝Al、Ga、Sc或Y，所述MHO引入Ru离子后经过还原得到具有催化活性的Ru/MHO，制备步骤如下：
(1)将所述MHO的样品处理：所述MHO转移至盛有适量NH4Cl和甲醇溶液中，经过抽滤方式得到灰色粉末的MHO；
(2)Ru/MHO合成的合成：
(2.1)将上述制备的所述灰色粉末的MHO和Ru3(CO)12转移至旋瓶中，加入THF，低压旋转蒸发8-12min，待THF完全挥发后，收集固体样品为Ru3(CO)12/MHO；
(2.2)将上述制备的所述Ru3(CO)12/MHO转移至pyrex管中真空密封，升温至200-500℃，并进行退火处理，最后待冷却至室温，收集固体样品为RuOx/MHO；
(2.3)将上述制备的所述RuOx/MHO置于反应管中，通入高纯H2，所述H2流量为50-90ml/min，升温至350-450℃，并进行退火处理，待冷却至室温，得到固体样品为Ru/MHO。
2.根据权利要求1所述的一种合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：所述MHO的制备方法如下：
(a)M2O3预处理：称取20-50g M2O3样品，升温至800-1100℃，并通过退火处理，完全去除所述M2O3样品中的水分，在退火结束后趁热立即转移至手套箱，待冷却至室温备用；
(b)MHO的合成：先在手套箱里称取所述M2O315-30g，并称取CaH2，控制所述M2O3和CaH2摩尔比为1∶(3.5-4.5)，然后将所述M2O3和CaH2研磨20-40分钟后进行压片，并转移至石英管密封；最后升温至900℃，并退火处理得到所述MHO。
3.根据权利要求2所述的一种合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤(a)中，所述退火的时间为5-8h；在所述步骤(b)中，所述退火的时间为45-50h。
4.根据权利要求1所述的一种合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2.1)中，加入到旋瓶中的THF占旋瓶体积的(1/4)-(1/2)。
5.根据权利要求1所述的一种合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2.2)中，升温至200-500℃的速率控制为4-8℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2.2)中，所述退火的时间为1.5h-2.5h。
7.根据权利要求1所述的一种合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2.3)中，升温至350-450℃的速率控制为4-8℃/min。
8.根据权利要求1所述的一种合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2.3)中，所述退火的时间为1.5h-2.5h。
9.一种如上述权利要求1-8任一项制备得到的合成氨催化剂的应用，其特征在于：用于常压低温反应条件下进行合成氨反应。
10.根据要求9所述的合成氨催化剂的应用，其特征在于：所述用于常压低温反应条件下进行合成氨反应的方法是：取0.1-1g所述合成氨催化剂，H2∶N2＝(1-3)∶(3-1)，流量1-60mL/min，压力为0.1-5Mpa，得到氨气产物。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170088433A1 (en) * | 2014-03-13 | 2017-03-30 | Japan Science And Technology Agency | Ammonia synthesis catalyst and ammonia synthesis method |
| CN112387276A (zh) * | 2019-08-15 | 2021-02-23 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种用于氨合成的负载型钌团簇催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113351203A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-09-07 | 雷振东 | 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 |
| CN113351204A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-09-07 | 唐亚 | 石墨烯复合材料氨氢转化催化剂及制备方法 |
-
2022
- 2022-03-23 CN CN202210315828.0A patent/CN114653363A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170088433A1 (en) * | 2014-03-13 | 2017-03-30 | Japan Science And Technology Agency | Ammonia synthesis catalyst and ammonia synthesis method |
| CN112387276A (zh) * | 2019-08-15 | 2021-02-23 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种用于氨合成的负载型钌团簇催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113351203A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-09-07 | 雷振东 | 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 |
| CN113351204A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-09-07 | 唐亚 | 石墨烯复合材料氨氢转化催化剂及制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| MASASHI HATTORI ET AL.: ""Enhanced Catalytic Ammonia Synthesis with Transformed BaO"", 《ACS CATALYSIS》, vol. 8, 18 October 2018 (2018-10-18), pages 10977 - 10984 * |
| NICOLAS ZAPP ET AL.: ""YHO, an Air-Stable Ionic Hydride"", 《INORGANIC CHEMISTRY》, vol. 58, 18 October 2019 (2019-10-18), pages 14635 - 14641, XP093077982, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b02308 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116272979A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-06-23 | 上海大学 | 一种钌负载的氧氢化钇合成氨催化剂及其制备方法 |
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