[发明专利]用于肼分解反应的炭/氧化铝复合载体催化剂及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于肼分解反应的炭/氧化铝复合载体催化剂及其制备方法

背景技术

肼催化分解反应在航天飞行器的姿态控制领域具有重要应用。肼分解发动机工作状态下，催化剂床层反复经受数百摄氏度的热冲击和高压气体的高速冲刷。因而，肼分解催化剂的载体需要具有很好的热稳定性，机械强度以及合适的孔径分布。

氧化铝是人们一直使用的肼分解催化剂载体，在强度、孔结构和比表面积等方面具有优异的性能。然而，氧化铝载体表面具有一定的酸性和亲水性，容易吸附肼。而且，氧化铝与活性物种之间存在较强的相互作用，从而引起催化效能下降。炭载体的性质与氧化铝不同，例如，炭具有更好的导热性，与活性组分之间较弱的相互作用，表面具有一定的疏水性，因而对肼的吸附作用相对较弱等。这些性质有利于催化肼分解反应过程。最近人们研究发现，在发动机试验中，纳米碳纤维为载体的铱催化剂性能优于传统的氧化铝为载体的催化剂(Vieira R，Pham-Huu C，Keller N，et al.New carbonnanofiber/graphite felt composite for use as a catalyst support for hydrazinecatalytic decomposition，Chemical Communications(9)：954-955 2002.)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于肼分解反应的炭/氧化铝复合载体催化剂及其制备方法；同时利用炭和氧化铝载体的优点，以便获得更好的肼催化分解性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

用于肼分解反应的炭/氧化铝复合载体催化剂用下式表示：A/C-Al₂O₃，以C-Al₂O₃为炭/氧化铝复合载体，活性组份A为过渡金属Mo，W，Fe，Co，Ni，Ru，Rh，Pd，Ir，Pt或其碳化物、氮化物和磷化物，A的含量为2～40wt％，A的制备温度为300～900℃

催化剂的载体为炭/氧化铝复合多孔材料，炭在复合载体中的含量为2～20wt％。采用烃类、糖类、含碳聚合物或沥青为碳源，以气相沉积或液相浸渍并炭化的过程进行氧化铝的表面碳修饰。活性组分过渡金属碳化物采用氢气还原过程制备。

采用烃类、糖类、含碳聚合物或沥青为碳源，以气相沉积或液相浸渍并在一定温度下炭化的步骤来进行氧化铝的表面碳修饰。活性组分过渡金属及其碳化物、氮化物、磷化物采用氢气还原过程制备，氮化物采用氨气还原氮化。

本发明具有如下优点：

1.既利用了氧化铝的孔结构、机械强度和较高的比表面积，又利用了炭载体的疏水性能，中性表面，高的热导率以及与活性组分之间更弱的相互作用，以获得传质传热性能更好、活性更高的催化剂。

2.制备简单，特别是对于过渡金属碳化物活性物种的制备，改变了以往制备中所使用的CH₄/H₂气体，而采用H₂直接还原；避免了碳化物表面积炭失活，有利于获得更多的催化活性位。

具体实施方式

下面通过具体实施例予以进一步详细说明。

实施例1

催化剂C-Al₂O₃复合载体的制备：采用蔗糖浸渍并炭化的方法进行氧化铝表面碳处理。

将多孔氧化铝(比表面积为～210m²/g)浸渍蔗糖溶液(蔗糖∶氧化铝重量为0.8∶1)，然后经过120℃干燥12小时后，于800℃氮气保护下焙烧炭化1小时，得到炭/氧化铝复合载体。

实施例2

催化剂C-Al₂O₃复合载体的制备：采用烃类气相沉积的方法进行氧化铝表面碳处理。

多孔氧化铝(比表面积为～200m²/g)通入C₆H₆/N₂(25℃饱和蒸汽)气流在725℃下气相沉积1小时，得到炭/氧化铝复合载体。

实施例3

催化剂C-Al₂O₃复合载体的制备：采用糠醇聚合炭化的方法进行氧化铝表面碳处理。