[发明专利]拉夫斯相金属间化合物、使用该金属间化合物的催化剂、以及氨制造方法

说明书

本发明提供一种拉夫斯相金属间化合物、以该金属间化合物为活性成分的催化剂、以及使用该催化剂的氨的制造方法，所述拉夫斯相金属间化合物是具有由通式ARu₂(A是Y、Sc、或选自除Ce以外的镧系元素中的一种以上的元素)表示的组成的拉夫斯相金属间化合物，其晶粒尺寸为1nm以上且100nm以下。

技术领域

本发明涉及具有拉夫斯相(Laves phase)的金属间化合物(以下，称为“拉夫斯相金属间化合物”)、以该金属间化合物为活性成分的催化剂、以及使用其的氨的制造方法。

本申请基于2015年9月15日在日本申请的日本特愿2015-181607号提出并要求其优先权，其内容援用于本文。

背景技术

作为典型的氨合成方法，哈伯-博施法(Haber-Bosch process)是使用作为催化剂的双重促进铁(doubly promoted iron)，并在高温高压条件下使氮和氢的混合气体与该催化剂接触从而制造氨的方法，所述双重促进铁是在Fe₃O₄中含有几质量％的Al₂O₃和K₂O的物质。目前，在工业上使用的该技术几乎仍是其当年完成时那样的制造工序。

另一方面，研究了在比哈伯-博施法的反应温度更低的温度条件下合成氨的方法。研究了与氮和氢接触从而合成氨的催化剂，作为其催化剂活性成分研究了过渡金属。其中，作为高效的方法，提出了使各种载体负载作为催化剂活性成分的钌(Ru)从而用作氨合成的催化剂的方法(例如，专利文献1)。

已知的是，使用Ru等过渡金属的催化剂的活性非常高，因此能够在比哈伯-博施法中使用的反应条件更温和的条件下合成氨。众所周知，例如，在哈伯-博施法中需要400℃以上的反应温度以及20MPa以上的反应压力，相对于此，对于使用过渡金属的催化剂而言，以200℃以上的反应温度且以1.1MPa以下进而大气压左右的反应压力也使反应进行。

作为另一氨合成催化剂，也研究了金属间化合物。只要能得到具有高催化活性的Ru等过渡金属与其他金属元素的金属间化合物，就能够期待其成为廉价的催化剂。

作为在氨合成中表现出活性的金属间化合物，可举出CaNi₅、Mg₂Ni，Mg₂Cu等碱金属或碱土金属与过渡金属的金属间化合物(专利文献2)、CeFe₂、CeCo₂、CeRu₂等作为吸氢合金广为人知的金属间化合物(非专利文献1、2)。

具体而言，在非专利文献1中，报告了使用通过熔融法制备的CeFe₂、CeRu₂、CeCo₂等金属间化合物的粉末来代替金属单质作为催化剂进行氨合成的调查结果。

另外，还提出了使用将表示为AB₅型金属间化合物的金属间化合物还原而成的氢化物AB₅H_～6作为催化剂的方法。具体而言，报告了通过使用将作为前述AB₅型金属间化合物的金属间化合物还原而成的氢化物作为催化剂，能够在室温条件下进行氨合成，其中，A是以La为主要成分的混合稀土(mischmetal)，B是Ni的金属间化合物，BET比表面积为0.02m²/g(非专利文献3)。

另外，已知金属间化合物因吸留氢而脆化、破碎，通过除去氢而能得到微细的金属间化合物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-231229号公报；

专利文献2：美国专利4325931号说明书。

非专利文献