[发明专利]一种Ru/BaCeO3氨合成催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氨合成催化剂制备技术领域，具体的涉及一种以金属钌为活性组分，钙钛矿型BaCeO₃为载体的氨合成催化剂及其制备方法。

背景技术

氨合成是化学工业的支柱产业，属于典型的高能耗、低产出的粗放型基础化工产业，因此，节能减耗也就变成了氨合成工业发展的一个重要的方向。活性炭作为载体的钌基氨合成催化剂已经广泛研究，但是在钌存在的条件下碳能与合成氨的反应气体之一的氢气反应，导致载体损失，从而，碳载体的稳定性制约了碳载体在钌基氨合成催化剂中的推广。因此，以高稳定性且孔结构发达的氧化物代替活性炭，作为载体的氨合成催化剂的研究成为了研究的热点。

在氧化物作为载体负载钌基氨合成催化剂的研究中，常见的载体有MgO、Al₂O₃、稀土氧化物和一些具有多孔的纳米材料。与碳负载的钌基氨合成催化剂相比，总的来说，其低温的氨合成活性相对较低，一定程度上限制了氧化物作为载体在氨合成反应中的应用。

钙钛矿型氧化物在低温低压下就有较好的氨合成催化活性，通过氧化物载体和活性金属成分间的协同作用，使得催化剂活性显著提高。杨等曾在Chinese Journal Of Catalysis 2010,31（4）：377和Catalysis Communications ,2010,11:867报道了BaCeO₃为载体负载用于催化氨合成反应，在3 MPa, 350 ℃条件下，该催化剂具有较好的催化性能。Dong Wong Lee等在Materials Letters,2003,57:3346报道了低温制备铈酸钡的方法，但是他们制备过程中的温度都较高，既消耗较多的能量，也会使得载体在高温下比表面积较小。杨Catalysis Communications, 2010, 11: 867报道了BaCeO₃为载体的催化剂在焙烧后仅为7 m²/g，孔容也仅为0.02 mL/g，从而影响催化剂的高温活性。

本发明公布的Ru/BaCeO₃氨合成催化剂，利用共沉淀法，在低温600℃即可实现铈酸钡载体的制备。相比其他方法制备的Ru/BaCeO₃催化剂，本发明制备催化剂具有较大的比表面，可达35.4 m²/g，孔容增大到了0.1 mL/g，这为催化剂在高温下活性的提高提供了条件。另外，在制备过程中，钌为铈酸钡的形成起到了催化作用，比传统制备方法，比如杨Catalysis Communications, 2010,11: 867和Dong Wong Lee在Materials Letters,2003, 57: 3346中采用的焙烧温度都降低了很多。因此，本发明公布的Ru/BaCeO₃氨合成催化剂的制备方法，不仅制备方法简单，制备周期短，而且低能耗，契合了工业化过程中的的低能耗要求。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种Ru/BaCeO₃氨合成催化剂及其制备方法，设备流程简单，制备周期短，效率高，低能耗。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

所述的催化剂是以BaCeO₃为载体，活性组分量以Ru的重量计为载体质量的1%-8%。所述的活性组分Ru的前驱体为K₂RuO₄，所述BaCeO₃载体中Ce的前驱体是六水硝酸铈，所述BaCeO₃载体中Ba的前驱体是硝酸钡或乙酸钡。

所述的Ru/BaCeO₃氨合成催化剂的制备方法的具体步骤为：

（1）钌酸钾制备：称量钌粉、钾盐，置于镍坩埚中混合均匀，在马弗炉中400-650℃处理1-4h，即得到钌酸钾；所述的钾盐为硝酸钾或者乙酸钾中的一种或两种；钾与钌的摩尔比为1:1~10:1；

（2）混合溶液A制备：将钡盐溶液和六水硝酸铈溶液混合，搅拌至均匀，得混合溶液A；所述的钡盐溶液为硝酸钡溶液或乙酸钡溶液；

（3）混合溶液B制备：将碳酸盐溶液加入到钌酸钾溶液中，搅拌均匀，得混合溶液B；所述的碳酸盐溶液为碳酸铵溶液或者碳酸钾溶液；

（4）催化剂制备：将混合溶液B慢慢地滴加入混合溶液A中，持续搅拌，待反应完全后，离心洗涤；