[发明专利]一种钌基钙钛矿型复合氧化物氨合成催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂材料制备领域，具体涉及一种钌基钙钛矿型复合氧化物氨合成催化剂及其制备方法。本发明制备的钌基钙钛矿型复合氧化物氨合成在400 ^oC和1 MPa下呈现出优异的氨合成性能和较好的热稳定性，钌掺杂在钙钛矿的B位上相比于直接用Ru浸渍在钙钛矿上呈现出较高的催化性能，同时且该类催化剂具有极高的热稳定性，相对于钌负载型的催化剂，具有明显的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及催化剂材料制备领域，具体涉及一种钌基钙钛矿型复合氧化物氨合成催化剂及其制备方法。

背景技术

我国是一个人口大国，随着社会的日益发展和人口逐渐增加，那么氨的需求量越来越大，合成氨工业在国民经济中也占有重要的地位。主要是氨以及由氨加工的产品在医药、环保、炸药、塑料等工业应用中都具有非常重要的作用，并且在农业中可以作为氮肥的主要来源，能够显著增加粮食的产量，满足广大农民的需求，维持社会的稳定与发展。目前氨合成工业中主要使用的是传统Haber-Bosch工艺，即在高温高压的条件下利用铁催化剂来催化氮气和氢气合成氨，被认为是20世纪的重要发明之一。对铁催化剂经过100多年的研究，虽然在催化氨合成上取得很大的提高，但是并没有改变苛刻的反应条件，并且高能耗，高成本等问题依然没有得到改善，限制了小型氨合成工业的发展。钌基催化剂在相对低温下表现出较高的氨合成催化性能，是继铁催化剂以来被誉为第二代氨合成催化剂。近二十年来，钌基催化剂虽然被广泛的研究，但由于贵金属Ru的价格昂贵，并且在工业氨合成的条件下，负载型钌催化剂容易烧结，活性受到影响，大大限制了钌催化剂在氨合成中的实际应用。

所以寻求一种在温和条件下，能够降低能耗和成本的高稳定性的氨合成催化剂是最具有挑战的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钌基钙钛矿型复合氧化物氨合成催化剂及其制备方法，解决氨合成过程中普遍存在的成本高，操作复杂等问题，本发明制得的催化剂能够在温和条件下表现较高的催化氧化活性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钌基钙钛矿型复合氧化物氨合成催化剂，其化学式为LaCo_1-xRu_xO₃，其中0≤x≤1。

该催化剂以可溶性镧盐、可溶性钴盐和可溶性钌盐为原料，柠檬酸作为络合剂，通过溶胶凝胶法制得，具体包括如下步骤：

（1）将可溶性镧盐、可溶性钴盐和可溶性钌盐溶于去离子水，形成混合溶液a；

（2）加入柠檬酸，搅拌，形成混合溶液b；

（3）将混合溶液b进行加热搅拌处理以蒸发水分；

（4）将步骤（3）制备的产物进行干燥；

（5）将步骤（4）干燥后的产物置于马弗炉中，经高温焙烧，得到所述催化剂LaCo_1-xRu_xO₃，其中0≤x≤1。

所述可溶性镧盐为LaCl₃、La(NO₃)₃和La₂(SO₄)₃中的一种。

所述可溶性钴盐为CoCl₂、Co(NO₃)₂、CoSO₄和CoCO₃中的一种。

所述可溶性钌盐为RuCl₃、硝酸钌和醋酸钌中的一种。

所述可溶性镧盐、可溶性钴盐和可溶性钌盐的总金属离子与柠檬酸的物质的量的比值为0.5-1.5。