[发明专利]一种氧化铝为载体的钌基氨合成催化剂的制备方法

说明书

一种氧化铝为载体的钌基氨合成催化剂的制备方法，涉及氧化铝作为载体，钌金属为活性组分，以钡为助剂组分的氧化铝负载钌系氨合成催化剂以及制备方法，适用于氮气和氢气合成氨的反应。以高温热处理后的γ‑Al₂O₃为载体，浸渍钌前驱体溶液，还原后浸渍钡溶液即得到所述用于合成氨的氧化铝负载钌催化剂。与现有的氧化铝负载钌系氨合成催化剂相比，本发明的催化剂具有较高的氨合成活性，有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于氨合成催化剂技术领域，具体涉及一种氧化铝为载体的钌基氨合成催化剂的制备方法。

背景技术

合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地位，氨合成催化剂是合成氨工业中最重要的催化剂，它的性能极大地影响了合成氨工艺的经济效益。钌催化剂因其优异的性能被誉为是第二代氨合成催化剂，目前已工业化的氨合成催化剂主要以活性炭为载体，该催化剂已经较为成熟，但是在高温高压等苛刻的氨合成生产过程中活性炭载体会发生甲烷化现象，严重影响了活性炭负载钌催化剂的稳定性。以更为稳定的材料作为钌基催化剂的载体一直是研究人员的关注的热点，其中氧化镁、稀土氧化物以及氧化铝等氧化物被认为是制备高稳定性钌系氨合成催化剂的理想载体材料。

虽然氧化铝具有良好的耐热性能，是催化领域重要的载体材料。但是在研究过程中人们发现氧化铝负载钌催化剂的氨合成性能不佳，这主要是由于氧化铝载体自身较强的酸性以及氧化铝与钌金属之间的强相互作用不利于反应气体氮气、氢气和氨气的吸附、解离和脱附。张新波等（氧化铝负载钌基氨合成催化剂的制备条件及载体改性，催化学报，2002 Vol. 23 (3): 207-213）报道将γ-Al₂O₃ 进行焙烧可以提高氧化铝负载钌催化剂的氨合成活性，他们发现氧化铝最理想的焙烧温度为800℃，进一步增加焙烧温度，则氧化铝的比表面积显著下降，催化剂的氨合成活性显著降低。Miyazaki等以氯化钌为前驱体、己二醇为还原剂制备钌金属纳米颗粒，并将其负载在γ-Al₂O₃ 上，发现所得到的氧化铝负载钌催化剂氨合成活性略高于传统浸渍法制备的样品（Preparation of Ru NanoparticlesSupported on γ-Al₂O₃ and Its Novel Catalytic Activity for Ammonia Synthesis.Journal of Catalysis, 2001, 204, 364-371）。Lin等以氯化钌为前驱体、水合肼为还原剂成功地制备了无氯的Ru/γ-Al₂O₃ 催化剂，提高了钌催化剂的氨合成活性（Preparationof chlorine-free alumina-supported ruthenium catalyst for ammonia synthesisbase on RuCl₃ by hydrazine reduction. Catalysis Communications, 2007, 8,1838-1842.）。虽然上述载体的处理以及催化剂制备方法的探索在一定程度上提高了氧化铝负载钌催化剂的氨合成活性，但是依然无法同时解决氧化铝载体较强的酸性以及氧化铝与钌金属之间存在的强相互作用的缺点，因此催化剂的氨合成活性还有待于进一步提高以满足工业应用的需求。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提出一种氧化铝为载体的钌基氨合成催化剂的制备方法，与传统方法制备出的氧化铝负载钌催化剂相比，本发明的催化剂具有较高的氨合成活性，有较好的应用前景。

为实现发明的目的，本发明采用如下技术方案：

将γ-Al₂O₃高温热处理，然后以之为载体浸渍钌前驱体溶液，将上述样品还原后，浸渍钡溶液即得到所述用于合成氨的氧化铝负载钌催化剂。

所述高温热处理在含氧气氛中进行，热处理温度为850-1400℃，处理时间3-100小时，所述含氧气氛中氧气的体积比为2%-100%。