CN115916395A - 氨分解催化剂、使用它的氨分解方法及氢生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氨分解催化剂、使用它的氨分解方法及氢生产方法，所述氨分解催化剂用于将氨转化为氮和氢，其特征在于，包含钌(Ru)作为催化剂活性成分，并且催化剂支撑体为含有氧化镧及氧化铈的复合氧化物固溶体(LaxCe1‑ xOy)。
Description
技术领域
本发明涉及一种氨分解催化剂、使用它的氨分解方法及氢生产方法，更为详细地，涉及一种如下的催化剂、使用它的氨分解方法及氢生产方法，所述催化剂为用于将氨分解为氮和氢的催化剂，其在较低的温度区间中也会以较高的转化率将氨转化为氮和氢。
背景技术
用于高效地储藏及运送氢的方法之一是将氨作为氢供给源使用。将氨分解为氢和氮的工艺是吸热过程，因此为了获得生成物，需要能量。以往的催化分解反应为了获得有用量的氢气而需要较多的热量，由此在氢的生产中消耗较多的费用。
2NH3→3H2+N2(吸热反应) (1)
氨分解催化剂为用于将氨分解为氮和氢的催化剂，以往当要使用迄今建议的氨分解催化剂来获得高纯度氢时，存在着需要非常高的反应温度的问题。
鉴于这种情况，本发明的目的是提供一种新型氨分解催化剂，其在较低的温度区间中也具有较高的从氨到氮和氢的转化率。
作为以往技术，首先欧洲公开专利公报EP2612706A1(公开日：2013年07月10日)涉及一种氨的氧化/分解催化剂，更为具体地，记载有与如下的催化剂有关的技术：该催化剂通过将氨氧化反应中生成的热利用于氨分解反应中，从而能够节省氢生产费用，该催化剂包含贵金属钌作为催化剂活性成分，并且包含氧化镧及/或氧化铈作为催化剂支撑体。
此外，日本公开专利公报JP2011-224556A(公开日：2011年11月10日)涉及一种用于氨分解的催化剂、该催化剂的制备方法及使用该催化剂的氢制备方法，更为具体地，记载有与如下的催化剂有关的技术：该催化剂对氨分解反应表现出高活性，能够高效地将氨分解为氢和氮，该催化剂包含钌所属的第VIII族金属作为催化剂成分，并且包含氧化镧及/或氧化铈作为催化剂支撑体成分。
上述在先技术文献EP2612706A1及JP2011-224556A包含与如下的催化剂有关的技术：该催化剂为氨分解催化剂，其将钌作为催化剂活性成分金属使用，并且包含氧化镧、氧化铈等金属氧化物中的一种以上来作为支撑体，在这一点上，上述在先技术文献似乎与本发明具有部分相似点，但具有如下的区别：即，本发明着眼于在同时包含金属氧化物中的氧化镧及氧化铈作为催化剂支撑体时表现出显著提高低温下的氨分解率的效果，将镧铈氧化物作为支撑体使用，而上述在先技术文献EP2612706A1及JP2011-224556A中仅记载有包含众所周知的金属氧化物中的一种以上来作为多种支撑体，并没有具体说明同时包含氧化镧及氧化铈的支撑体，而且也没有记载同时包含氧化镧及氧化铈的情况下产生的催化效果。
此外，日本公开专利公报JP2010-094668A(公开日：2010年04月30日)涉及一种氨分解催化剂及其制备方法和氨处理方法，更为具体地，记载一种与如下的氨分解催化剂有关的技术：该氨分解催化剂为将氨分解为氮和氢的催化剂，其中催化剂活性成分含有铁族金属钴和/或镍以及CeZrOx、CeYOx及CeLaOx中的至少一种金属氧化物。
上述在先技术文献JP2010-094668A包含与将氧化镧及氧化铈的复合氧化物作为支撑体使用的氨分解催化剂有关的技术，在这一点上似乎与本发明具有部分相似点，但具有如下的区别：即，上述在先技术文献中将铁族金属钴作为催化剂活性成分使用，而本发明中将作为铂族金属之一的钌作为催化剂活性成分使用，而且如此将钌负载到氧化镧及氧化铈的复合氧化物支撑体来制备的Ru/LaCeOx催化剂与上述在先技术文献中的实验数据不同，表现出与使用氧化锆、CeZrOx等其他支撑体的情况相比更高的氨转化率，在这一点等上本发明的技术内容与上述在先技术文献中记载的数据完全不同，因此本发明远远超过能够从上述在先技术文献的技术内容中推导的水平的技术性。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种氨分解催化剂，该氨分解催化剂为通过催化反应来将氨分解为氮和氢的催化剂，包含铂族金属钌作为催化剂活性成分，并且包含含有氧化镧及氧化铈的复合氧化物固溶体作为催化剂支撑体，从而与以往的氨分解催化剂相比，在低温下具有较高的氨转化率。
此外，本发明的目的在于提供一种与在氨分解催化剂中催化剂支撑体内的镧和铈的组成比有关的技术，其中该氨分解催化剂包含铂族金属钌作为催化剂活性成分，并且包含含有氧化镧及氧化铈的复合氧化物作为催化剂支撑体，该氨分解催化剂能够显著提高低温下的氨转化率。
此外，本发明的目的在于提供一种使用如上所述的氨分解催化剂的氨分解方法及氢生产方法。
本发明的一实施例的氨分解催化剂用于将氨转化为氮和氢，其特征在于，包含钌(Ru)作为催化剂活性成分，并且包含含有氧化镧及氧化铈的复合氧化物固溶体作为催化剂支撑体。
此外，本发明的一实施例的氨分解催化剂的特征在于，所述催化剂支撑体内的镧(La)与铈(Ce)的摩尔比(Mole ratio)如以下化学式1所示，在以下化学式1中，x为0.25以上且0.45以下，y为1.78～1.88。
[化学式1]
LaxCe1-xOy
此外，本发明的一实施例的氨分解催化剂的特征在于，在所述化学式1中，x为0.33。
此外，本发明的一实施例的氨分解催化剂的特征在于，包含Mg、Y、Ba、La及Ce中的至少一种作为助催化剂。
此外，本发明的一实施例的氨分解催化剂的制备方法用于将氨转化为氮和氢，其特征在于，包含以下步骤：将铈前体和镧前体添加到蒸馏水中并进行混合及搅拌来配制铈镧水溶液；第一干燥步骤，向所述铈镧水溶液中滴入氨水以生成沉淀物，将所生成的沉淀物过滤及水洗之后，放入真空烤箱中进行干燥；将在所述第一干燥步骤中干燥后的沉淀物粉碎，并在烧成器中进行加热，从而通过铈前体和镧前体的共沉淀制备镧铈复合氧化物固溶体；将所述镧铈复合氧化物固溶体添加到蒸馏水之后，添加钌前体并进行搅拌来配制加钌水溶液；第二干燥步骤，向加钌水溶液中滴入氨水以生成沉淀物，将所生成的沉淀物过滤及水洗之后，放入真空烤箱中进行干燥；及将在所述第二干燥步骤中干燥后的沉淀物粉碎，并在还原气氛中进行加热，来制备在镧铈复合氧化物固溶体中负载有钌的催化剂。
此外，本发明的一实施例的氨分解催化剂的制备方法的特征在于，所述镧(La)与铈(Ce)的摩尔比(Mole ratio)的范围为0.25：0.75～0.45：0.55。
此外，本发明的一实施例的氨分解方法用于将氨转化为氮和氢，其特征在于，包含以下步骤：向反应器内供给含氨气体，在所述反应器中填充有上述氨分解催化剂或由上述氨分解催化剂制备方法制备的氨分解催化剂；及将供给有含氨气体的反应器内的温度控制为300～600℃。
此外，本发明的一实施例的氢生产方法用于将氨转化为氮和氢来生产氢，其特征在于，包含以下步骤：向反应器内供给含氨气体，在所述反应器中填充有上述氨分解催化剂或由上述氨分解催化剂制备方法制备的氨分解催化剂；将供给有含氨气体的反应器内的温度控制为300～600℃；及从由反应器排出的气体中分离氢。
本发明涉及一种通过催化反应来将氨分解为氮和氢的催化剂，该催化剂包含铂族金属钌作为催化剂活性成分，并且包含含有氧化镧及氧化铈的复合氧化物固溶体作为催化剂支撑体，从而在350℃～450℃的较低温度区间中也具有较高的氨转化率，由此具有能够以较低费用处理氨并以较低费用生产高浓度氢的效果。
此外，在本发明的氨分解催化剂中，通过使催化剂支撑体内的镧和铈具有规定的组成比，从而具有能够显著提高低温下的氨转化率的效果。
附图说明
图1是用于说明本发明的一实施例的氨分解催化剂制备方法的流程图。
具体实施方式
下面，对本发明的一实施例的氨分解催化剂、使用它的氨分解方法及氢生产方法进行详细说明。
本发明的氨分解催化剂是通过吸热反应来将氨转化为氮和氢的催化剂，在氨催化分解反应中氨转化率较低的温度区间400℃以下区间中，该催化剂比以往的氨分解催化剂显著提高了氨转化率，其包含钌(Ru)作为催化剂活性成分，并且包含含有氧化镧及氧化铈的复合氧化物固溶体作为催化剂支撑体。即，本发明的氨分解催化剂为在镧铈氧化物(LaCeOx)中负载有钌(Ru)的催化剂。
此外，对于本发明的氨分解催化剂而言，随着作为催化剂支撑体的镧铈氧化物内的镧(La)与铈(Ce)的摩尔比(Mole ratio)不同，在低温区间中的氨转化率不同，此时本发明的氨分解催化剂的支撑体可以如以下化学式1所示，此时在化学式1中，x优选为大于0.2且小于0.5，x更优选为0.25以上至0.45以下，x最优选为0.33。y可为1.75至1.90。
[化学式1]
LaxCe1-xOy
此外，本发明的氨分解催化剂可通过进一步包含助催化剂成分来提高氨分解速度。作为所包含的助催化剂成分，优选包含选自碱金属元素、碱土类金属元素及镧系元素中的至少一种元素，更优选包含Mg、Y、Ba、La、Ce。
本发明的氨分解催化剂的制备方法如下。
请参考，在以下氨分解催化剂的制备方法中使用的氧化镧氧化物(LaCeOx)通过以下方法制备：即，将氧化镧(La2O3)前体及氧化铈(CeO2)前体混合，并将氨作为沉淀剂来获得氢氧化物之后，在空气气氛中进行氧化来制备镧铈氧化物(LaCeOx)。
作为所述氧化镧前体或所述氧化铈前体，可以使用镧及铈的氧化物、氯化物、氢氧化物、溴化物、碘化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、乙酸盐、草酸盐、氟化物、异丙醇盐和有机金属络合物中的任一种以上。
下面，提出本发明的用于制备氨分解催化剂的方法的一实施例，但只要能够实现本发明的课题，并不限定于以下的制备方法。
图1是用于说明本发明的一实施例的氨分解催化剂制备方法的的流程图。
如图1所示，本发明的氨分解催化剂制备方法首先将铈前体和镧前体添加到蒸馏水中并进行混合及搅拌来配制铈镧水溶液(S101)。
向如此制备的铈镧水溶液中滴入氨水以生成沉淀物，将所生成的沉淀物过滤及水洗之后，放入真空烤箱进行干燥(S102)。
然后，将干燥后的沉淀物粉碎，放入烧成器中并在空气气氛中进行烧成来制得镧铈复合氧化物固溶体(S103)。
将制得的镧铈复合氧化物固溶体添加到蒸馏水之后，添加钌前体并进行搅拌来配制加钌水溶液(S104)。
向如此制备的加钌水溶液中滴入氨水以生成沉淀物，将所生成的沉淀物过滤及水洗之后，在真空烤箱中进行干燥(S105)。
最后，将干燥后的沉淀物粉碎，并在还原气体气氛中进行还原处理，来制备在镧铈复合氧化物固溶体中负载有钌的催化剂(S106)。
在上述制备方法中，步骤S103中的烧成可在300～700℃，优选在400～600℃的温度下实施0.5～12小时，优选实施1～5小时。
上述制备方法中的还原处理只要能够还原钌化合物来形成钌金属，不受特别限制。具体而言，例如可以列举使用一氧化碳、烃、氢等的还原性气体的方法；添加肼、氢化铝锂、四甲基硼氢化物等的还原剂的方法等。此外，在使用还原性气体时，也可以由其他气体(例如，氮、二氧化碳)稀释还原性气体来使用。在这些方法中，优选为将氢作为还原性气体使用的还原处理。
此外，在使用还原性气体时，优选在300～800℃，更优选在400～600℃的温度下进行加热。还原时间优选为0.5～5小时，更优选为1～3小时。此外，在使用还原性气体实施还原处理之前，也可以使用氮、二氧化碳等非活性气体，并优选在200～400℃的温度下预烧1～7小时。
若如此实施还原处理，钌化合物在原理上变换为原子价为0的金属状态的钌金属。若还原处理不够充分，钌化合物会只有一部分被还原，从而催化剂表现出较低的活性。但是，即使在这种情况下，从在氨分解反应中产生氢开始，为了成为如实施还原处理后的状态那样的环境，继续进行这种反应，从而对还原不充分的部分进行还原处理，成为原子价为0的金属状态，催化剂表现出较高的活性。
此外，本发明的另一实施例的氨分解方法的特征在于，使用如上所述的本发明的氨分解催化剂来处理含氨气体，从而将所述氨分解为氮和氢来获得氢。
更为详细地，包含以下步骤：向填充有氨分解催化剂的反应器内供给含氨气体；及将供给有含氨气体的反应器内的温度控制为300～600℃。
待处理的含氨气体不受特别限制，不仅可以是氨气或含氨气体，还可以是含有脲等通过热解来产生氨的物质的气体。
此外，在不引起催化剂中毒的情况下，含氨气体可以含有其他成分。
反应温度优选为300～600℃。以绝对压力为准，反应压力为0.002～2MPa，更优选为0.004～1MPa。
根据本发明的氨分解方法，能够将通过分解氨来获得的氮和氢，利用常规方式来分离为氮和氢，从而获得高纯度的氢。
此外，本发明的再一实施例的氢生产方法如下。
更为详细地，包含以下步骤：向填充有氨分解催化剂的反应器内供给含氨气体：将供给有含氨气体的反应器内的温度控制为300～600℃；及从由反应器排出的气体中分离氢。
下面，通过实施例，查看本发明的氨分解催化剂的催化剂活性。请参考，以下实施例是为了例示本发明的一个以上优选实施方式而提供的，本发明并不局限于这些实施方式。对以下实施例可进行属于本发明范围内的多种变更。
实施例1
将硝酸铈水合物7.57g及硝酸镧水合物3.77g添加到100mL蒸馏水中并进行混合及搅拌，配制均匀的水溶液。向该水溶液中滴入1mol氨水直至达到pH9，以生成沉淀物。将该沉淀物过滤及水洗之后，放入真空烤箱中，并在110℃干燥12小时。将该干燥后的沉淀物粉碎，放入烧成器中并在空气气氛中在500℃处理3小时，获得La0.33Ce0.67O1.84。为了负载2wt.％的Ru，将获得的1g支撑体La0.33Ce0.67O1.84添加到50mL蒸馏水之后，添加0.04g氯化钌水合物进行搅拌。向该水溶液中滴入0.5mol氨水直至达到pH9，以生成沉淀物。将该沉淀物过滤及水洗之后，放入真空烤箱中，并在110℃干燥12小时。将该干燥后的沉淀物粉碎，并在100％氢气氛中在500℃处理2小时，获得Ru/La0.33Ce0.67O1.84。
实施例2
将3g氧化铈分散到100mL蒸馏水之后，添加1.89g硝酸镧水合物进行混合。向该水溶液中滴入1mol氨水直至达到pH9，以生成沉淀物。将该沉淀物过滤及水洗之后，放入真空烤箱中，并在110℃干燥12小时。将该干燥后的沉淀物粉碎，放入烧成器中并在空气气氛中在500℃处理3小时，获得La0.2Ce0.8O1.9。为了负载2wt.％的Ru，将获得的1g支撑体La0.2Ce0.8O1.9添加到50mL蒸馏水之后，添加0.04g氯化钌水合物进行搅拌。向该水溶液中滴入0.5mol氨水直至达到pH9，以生成沉淀物。将该沉淀物过滤及水洗之后，放入真空烤箱中，并在110℃干燥12小时。将该干燥后的沉淀物粉碎，并在100％氢气氛中在500℃处理2小时，获得Ru/La0.2Ce0.8O1.9。将所述样品记为Ru/La0.2Ce0.8O1.9-DP。
实施例3
向将1.89g硝酸镧水合物溶解于50mL蒸馏水中来制备的水溶液中添加3g氧化铈并进行混合。使用旋转蒸发浓缩器，使该水溶液在60℃以160rpm旋转4小时来去水。将获得的粉末放入真空烤箱中，并在110℃干燥12小时之后放入烧成器中，在空气气氛中在500℃处理3小时，获得La0.2Ce0.8O1.9。以与实施例2同样的方法负载2wt.％的Ru，获得Ru/La0.2Ce0.8O1.9。将所述样品记为Ru/La0.2Ce0.8O1.9-WI。
实施例4
将硝酸铈水合物7.57g、硝酸镧水合物1.89g及柠檬酸6.28g加入30mL异丙醇中，通过搅拌进行混合。在80℃对该溶液进行搅拌，直至形成黄色海绵状凝胶。将凝胶温度降低至常温之后，将该凝胶放入真空烤箱中，并在110℃干燥12小时。将干燥后的凝胶粉碎，放入烧成器中，在空气气氛中逐渐提升温度的同时进行处理，获得La0.2Ce0.8O1.9，此时在180℃处理2小时，在300℃处理2小时，在500℃处理3小时。以与实施例2同样的方法负载2wt.％的Ru，获得Ru/La0.2Ce0.8O1.9。将所述样品记为Ru/La0.2Ce0.8O1.9-SG。
实施例5
向将硝酸镧水合物1.89g和硝酸铈水合物7.57g溶解于100mL蒸馏水中来制备的水溶液中添加7.85g脲进行混合。将该水溶液在100℃强力搅拌12小时并进行回流。将该水溶液过滤及水洗之后，放入真空烤箱中，并在110℃干燥12小时。将该干燥后的沉淀物粉碎，放入烧成器中并在空气气氛中在500℃处理3小时，获得La0.2Ce0.8O1.9。以与实施例2同样的方法负载2wt.％的Ru，获得Ru/La0.2Ce0.8O1.9。将所述样品记为Ru/La0.2Ce0.8O1.9-UCP。
实施例6
将硝酸铈水合物7.57g和硝酸镧水合物1.89g添加到100mL蒸馏水之后进行混合。向该水溶液中滴入1mol氨水直至达到pH9，以生成沉淀物。将该沉淀物过滤及水洗之后，放入真空烤箱中，并在110℃干燥12小时。将该干燥后的沉淀物粉碎，放入烧成器中并在空气气氛中在500℃处理3小时，获得La0.2Ce0.8O1.9。以与实施例2同样的方法负载2wt.％的Ru，获得Ru/La0.2Ce0.8O1.9。将所述样品记为Ru/La0.2Ce0.8O1.9-CP。
比较例1
除了在所述实施例1中使用硝酸铈水合物7.57g替代硝酸铈水合物7.57g及硝酸镧水合物3.77g之外，以与实施例1同样的方法获得催化剂Ru/CeO2。
比较例2
除了在所述实施例1中使用硝酸镧水合物7.57g替代硝酸铈水合物7.57g及硝酸镧水合物3.77g之外，以与实施例1同样的方法获得催化剂Ru/La2O3。
比较例3
除了在所述实施例1中使用硝酸镨水合物7.57g替代硝酸铈水合物7.57g及硝酸镧水合物3.77g之外，以与实施例1同样的方法获得催化剂Ru/Pr2O3。
比较例4
除了在所述实施例1中使用硝酸镨水合物3.79g替代硝酸镧水合物3.77g之外，以与实施例1同样的方法获得催化剂Ru/Pr0.33Ce0.67O1.84。
比较例5
除了在所述实施例1中使用硝酸镨水合物7.57g替代硝酸铈水合物7.57g之外，以与实施例1同样的方法获得催化剂Ru/La0.33Pr0.67O1.5。
比较例6
除了在所述实施例1中使用硝酸钡水合物2.28g替代硝酸镧水合物3.77g之外，以与实施例1同样的方法获得催化剂Ru/Ba0.33Ce0.67O1.67。
比较例7
除了在所述实施例1中使用硝酸氧化锆水合物7.57g替代硝酸铈水合物7.57g及硝酸镧水合物3.77g之外，以与实施例1同样的方法获得催化剂Ru/ZrO2。
比较例8
除了在所述实施例1中使用硝酸铈水合物7.57g及硝酸氧化锆水合物1.16g替代硝酸铈水合物7.57g及硝酸镧水合物3.77g之外，以与实施例1同样的方法获得催化剂Ru/Zr0.2Ce0.8O2.0。
比较例9
除了在所述实施例1中使用硝酸镁水合物7.57g替代硝酸铈水合物7.57g及硝酸镧水合物3.77g之外，以与实施例1同样的方法获得催化剂Ru/MgO。
实验1
为了示出当将钌作为催化剂活性成分使用时，包含LaCeOx作为催化剂支撑体的情况下的氨转化率高于包含氧化铝、氧化锆、氧化镧、氧化铈或与LaCeOx不同的复合氧化物等的情况下的氨转化率，在300～600℃区间中对实施例1及比较例1至比较例6的催化剂进行氨分解反应实验，并将其结果示于[表1]中。
[表1]
如上述表1所示，随着支撑体不同，所表现的氨转化率不同，其由高到低的顺序为La0.33Ce0.67O1.84>La0.2Ce0.8O1.9>Pr0.33Ce0.67O1.84>Zr0.2Ce0.8O2.0>Ba0.33Ce0.67O1.67>CeO2>MgO>Pr2O3>La0.33Pr0.67O1.5>La2O3>ZrO2。尤其对Ru/La0.33Ce0.67O1.84来说，其在相对低温区域的实验温度450℃以下区间中，表现出与使用其他支撑体的催化剂相比更高的氨转化率。
实验2
在300～600℃区间中，对实施例2至实施例6的催化剂进行按温度区间的氨分解反应实验，并将其结果示于[表2]中。
[表2]
如上述表2所示，尽管在相同组成的支撑体下，随着其合成法不同，所表现的氨转化率也不同，其由高到低的顺序为La0.2Ce0.8O1.9-[CP]>La0.2Ce0.8O1.9-[UCP]>La0.2Ce0.8O1.9-[SG]>La0.2Ce0.8O1.9-[WI]>Ru/La0.2Ce0.8O1.9-[DP]。尤其对通过实施例6的方法制备的Ru/La0.2Ce0.8O1.9-[CP]来说，在相对低温区域的实验温度450℃以下区间中，表现出与使用通过其他方法合成的支撑体的催化剂相比更高的氨转化率。
实施例7至实施例19
在所述实施例1中改变硝酸铈水合物及硝酸镧水合物的含量，制备以下表3中实施例7至实施例19的催化剂Ru/LaxCe1-xOy(X＝0.05、0.09、0.2、0.25、0.3、0.33、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)。
比较例10
在室温中，将2.04g的Ce(NO3)3.6H2O(Sigma，≥99％)及0.51g的La(NO3)3.6H2O(Sigma，99.99％)溶解于50mL的去离子水(DI)中，溶解时间为30分钟。接着，将0.04g的RuCl3.xH2O(Sigma，99.98％)进一步搅拌的同时添加到所述溶液中。将在去离子水中稀释16.3mL的NH4OH(Samchun，28％～30％)制备的0.5M的NH4OH滴加到0.5L最终溶液中(40mL/h)，直至混合溶液的pH达到～9.0。在室温中将悬浮液搅拌12小时后进行过滤，并使用去离子水清洗多次后，在真空烤箱中在110℃干燥12小时，并在500℃以4℃/min的升温速率烧成3小时来合成(共沉淀法)Ru@La0.2Ce0.8O1.9。
比较例11
将0.81g的CeO2及0.19g的La2O3支撑体(lab-made)加入50mL的去离子水中，并向悬浮液中添加0.04g的RuCl3.xH2O(Sigma，99.98％)。将0.5M的NH4OH溶液添加到所述悬浮液中，将pH调节为9，在室温中对所生成的悬浮液以400rpm进行搅拌的同时熟化12小时。将所制得的沉淀物通过过滤来分离，并在110℃干燥12小时，制备(沉积-沉淀(DP))Ru/(0.2)La2O3-(0.8)CeO2。
实验3
为了观察在不同的最终催化剂制备方法及La与Ce的摩尔比情况下的活性变化，如下所示那样在300～600℃区间中对实施例7至实施例19的催化剂及比较例1、2、10、11进行按温度区间的氨分解反应实验，并将其结果示于[表3]中。
[表3]
从上述表3可知，随着La与Ce的摩尔比不同，氨转化率不同(实施例7至实施例19)。在整个温度区间中，随着La含量从0.05增加，氨转化率增加，当La与Ce的摩尔比为0.33：0.67，即1：2时，表现出最高的转化率，随着La含量从0.4以上依次增加到0.9，表现出氨转化率急剧减小的倾向，从而当La与Ce的摩尔比为0.9：0.1时，表现出最低的转化率。尤其，当反应温度为350℃及400℃时，根据CeO2在La2O3中的混合比例，混合存在着与使用仅由La2O3构成的支撑体或仅由CeO2构成的支撑体的情况相比表现出更低活性的区间及表现出更高活性的区间，因此可以确认表现出与La2O3和CeO2的简单的物理混合产生的效果不同的倾向。
由此，通过本实验能够确认，在Ru/LaCeOx催化剂中，当La与Ce的摩尔比为1：2时具有最佳性能。
另外，在将LaCeOx固溶体作为Ru的支撑体使用的情况下，与使用分别单独使用La2O3和CeO2的支撑体或者使用简单地物理混合La2O3和CeO2而成的支撑体的情况(比较例11)相比，表现出更高的氨转化率，而且，如本发明的实施例那样共沉积La前体和Ce前体来制备支撑体后含浸Ru来制备的催化剂与如比较例10那样同时溶解Ru前体、La前体和Ce前体后进行共沉积来制备的催化剂相比，在低温区间中表现出非常高的氨转化率。
以上，本发明参照说明书附图中图示的实施例进行了说明，但这只不过是示意性的，本发明所属技术领域的技术人员应该理解基于上述说明可以有多种变形及等同的其他实施例。因此，本发明的技术保护范围应由所附的权利要求书来界定。
Claims (8)
1.一种氨分解催化剂，用于将氨转化为氮和氢，其特征在于，
包含钌(Ru)作为催化剂活性成分，
并且包含含有氧化镧及氧化铈的复合氧化物固溶体作为催化剂支撑体。
2.根据权利要求1所述的氨分解催化剂，其特征在于，
所述催化剂支撑体内的镧(La)与铈(Ce)的摩尔比(Mole ratio)如以下化学式1所示，在以下化学式1中，x为0.25以上且0.45以下，y为1.78～1.88，
[化学式1]
LaxCe1-xOy。
3.根据权利要求2所述的氨分解催化剂，其特征在于，
在所述化学式1中，x为0.33。
4.根据权利要求1所述的氨分解催化剂，其特征在于，
所述氨分解催化剂包含Mg、Y、Ba、La及Ce中的至少一种作为助催化剂。
5.一种氨分解催化剂的制备方法，用于将氨转化为氮和氢，其特征在于，包含以下步骤：
将铈前体和镧前体添加到蒸馏水中并进行混合及搅拌来配制铈镧水溶液；
第一干燥步骤，向所述铈镧水溶液中滴入氨水以生成沉淀物，将所生成的沉淀物过滤及水洗之后，放入真空烤箱中进行干燥；
将在所述第一干燥步骤中干燥后的沉淀物粉碎，并在烧成器中进行加热来制备镧铈复合氧化物固溶体；
将所述镧铈复合氧化物固溶体添加到蒸馏水之后，添加钌前体并进行搅拌来配制加钌水溶液；
第二干燥步骤，向加钌水溶液中滴入氨水以生成沉淀物，将所生成的沉淀物过滤及水洗之后，放入真空烤箱中进行干燥；及
将在所述第二干燥步骤中干燥后的沉淀物粉碎，并在还原气氛中进行加热，来制备在镧铈复合氧化物固溶体中负载有钌的催化剂。
6.根据权利要求5所述的氨分解催化剂的制备方法，其特征在于，
所述镧(La)与铈(Ce)的摩尔比(Mole ratio)的范围为0.25：0.75～0.45：0.55。
7.一种氨分解方法，用于将氨转化为氮和氢，其特征在于，包含以下步骤：
向反应器内供给含氨气体，在所述反应器中填充有权利要求1至4中任一项所述的氨分解催化剂或由权利要求5和6中任一项所述的制备方法制备的氨分解催化剂；及
将供给有含氨气体的反应器内的温度控制为300～600℃。
8.一种氢生产方法，用于将氨转化为氮和氢来生产氢，其特征在于，包含以下步骤：
向反应器内供给含氨气体，在所述反应器中填充有权利要求1至4中任一项所述的氨分解催化剂或由权利要求5和6中任一项所述的制备方法制备的氨分解催化剂；
将供给有含氨气体的反应器内的温度控制为300～600℃；及
从由反应器排出的气体中分离氢。
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