[发明专利]用于制备包含氧化铀作为活性组分的催化剂的方法

说明书

本发明涉及用于制备包含氧化铀作为活性组分的催化剂的方法。

氧化铀可以用作一系列氧化反应的氧化催化剂，例如如DE 10 2007 033 114 A1中所述，用于挥发性有机化合物的完全氧化，用于将一氧化碳氧化成二氧化碳，将异丁烯氧化成丙烯醛和将氯化氢氧化成氯。催化剂和氧化铀催化剂以各种方式制备，其中在载体上以液体形式或以前体（如铀二水合物）的水悬浮液的形式或通过CVD（化学气相沉积）或PVD（物理气相沉积）以气相方式施涂活性组分。

本发明的目的是提供氧化铀催化剂的替代性制备方法。

所述目的通过根据权利要求1所述的方法实现。本发明所基于的总体思路是由氧化铀制备具有高开放孔隙率的烧结体。不同于已知制备方法（其中必须首先提供合适的载体，例如Al₂O₃载体，然后为所述载体提供活性组分），根据本发明制备载体和活性组分结合的催化剂。这省去了制备成本和在载体上施涂活性组分的成本。此外，此处所讨论类型的铀材料是低放射性的，因此就清除例如过量的或变得不可使用的前体悬浮液或在制备前体时产生的废料而言，不会产生升高的、使制备昂贵的成本。

在第一烧结过程中将UO_2+x-粉末（其中x≤0.7）烧结成UO_2+y-中间产物（其中y≤0.25）（步骤a），所述UO_2+x-粉末优选通过UF₆、UO₃、UN、UNH、U₃O₈或UF₄的化学反应在干式或湿式转化方法中获得。UO_2+x粉末优选在没有其他添加剂（例如金属氧化物如Al₂O₃或ZrO₂）的情况下使用，然而可以包含至多50重量%的这些添加剂。中间产物为具有任意结构的成形体。然而也可以想到，UO_2+x粉末在没有预先压实的情况下烧结，然而这出于工艺技术原因是不切实际的。符合目的的是制备中间产物，所述中间产物具有与之后的最终产物（即完成的催化剂本体）相同的形状。为了压制中间产物-坯料和为了下文进一步描述的压制催化剂本体的坯料，可以使用同一压制装置。

在随后的步骤b）中用氧气处理烧结的中间产物，其中UO_2+y氧化成U₃O_8-z（其中z≤l）。由中间产物形成微细U₃O_8-z-粉末，所述微细U₃O_8-z-粉末的平均粒径例如在5μm至10μm范围内或通常在1至30μm范围内，其烧结活性相对于初始UO₂-粉末降低。初始UO₂-粉末的粉末粒子（其可以例如具有5μm至500μm的粒径）即各自由晶粒尺寸在例如50nm至300nm范围内的大量小晶粒形成，这意味着相对高的烧结活性，有利于制备更紧密的、具有低孔隙率的烧结体。在根据本发明的方法中，在第一烧结过程中将最初存在的晶粒融化成更大的晶粒/粒子，使得在第一烧结过程之后和同样地在步骤b）中氧化之后存在高达600倍大的晶粒，即晶粒尺寸为1μm至3μm的晶粒，这鉴于待制备的烧结体的高孔隙率或低密度是有利的。然而另一主要效果可能在于，具有正交晶体结构的U₃O_8-z的密度小于立方UO_2+y的密度，因此在氧化之后造成原始UO_2+y-颗粒的体积增大，其中粒子出现大量裂纹并且分解成更小的成分。由此在颗粒中产生大量空腔。

这造成在第二烧结过程中至少部分地保持空腔并且产生具有高开放孔隙率的催化剂本体。

从属权利要求中给出了上述方法的有利实施方案。

现在参考附图更详细地解释本发明。附图各自以高度示意性的形式显示：

图1显示了用作根据本发明的方法的初始粉末的UO_2+x-粉末（其中x≤0.7），

图2显示了具有晶粒的初始粉末的UO_2+x-颗粒，

图3显示了UO_2+x-中间产物或U₃O_8-z-催化剂本体的坯料的制备，

图4显示了UO_2+y-中间产物（其中y≤0.25）用氧气氧化，