[发明专利]一种可替代铱催化剂的复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

一种可替代铱催化剂的复合催化剂制备方法及应用，催化剂是由活性金属钌和莫来石纤维、粘合材料、锂辉石、滑石组成的复合催化剂，具有一定的宏观形状；该复合催化剂的组成如下：以莫来石纤维和粘合材料的总质量计为100％，其中莫来石纤维质量百分比为50％～80％。锂辉石质量百分比为0.5％～5％，滑石质量百分比1％～5％，活性金属钌质量百分比为25％～40％。锂辉石质量百分比为锂辉石质量/莫来石纤维和粘合材料总质量×100％，滑石质量百分比为锂辉石质量/莫来石纤维和粘合材料总质量×100％，活性金属钌质量百分比为钌质量/莫来石纤维和粘合材料总质量×100％。与现有技术相比，本发明的复合催化剂具有优秀的肼类推进剂和绿色推进剂分解活性，可以取代铱催化剂，解决对战略物资铱的依赖度。

技术领域

本方法涉及一种可替代铱催化剂的复合催化剂制备方法及应用，其可替代铱基催化剂，用于肼类推进剂和ADN基/HAN基绿色推进剂的催化分解，可有效降低成本。

背景技术

单组元液体推进技术采用催化剂实现推进剂的快速分解，产生高温燃气为航天航空飞行器姿态/轨道控制提供所需的力或力矩。我国主要采用肼类推进剂，近年来发展了出绿色推进剂，其均使用铱催化剂。活性金属铱是催化剂的核心组分,直接决定了催化剂的催化性能，铱是一种稀有贵金属和高级战略材料，世界上矿藏很少，我国基本没有铱资源，完全依赖进口,同时航空航天催化剂上的铱无法回收使用。随着国际局势动荡，铱被欧美等国实际控制，近一年来价格飙升(由20余万元/公斤升至近150余万元/公斤)，并随时面临进口封锁的风险。因此，急需开展新型催化剂研究，将铱替代为来源可控的活性金属材料。

钌和铱同属铂族元素，钌的电负性为2.20，与铱相同，而原子半径仅比铱高而且其d轨道电子数均为15，是与铱微观结构和性质最为相近的金属材料。这意味着采用钌替代铱的路线最为可行。航天航空推进使用的铱催化剂，其铱担载量≥30％，钌需要同样的担载量才能达到与铱催化剂相近的催化性能。但传统的多次浸渍方法很难提高钌担载量至20％以上。目前，钌基催化剂主要应用于加氢和氨的合成及分解反应，其金属载量均不高于10％，现有用于DT-3推进剂催化剂分解的后床催化剂，其钌含量为5％，尚未有高载量(质量分数≥20％)钌基催化剂的相应报道。本发明将可溶性钌盐配制成含活性金属的液态成型剂，将其直接捏合于载体中，制得了高载量(25％～35％)的钌复合催化剂。其首次应用于肼类推进剂和绿色推进剂的催化剂分解，实现了推进剂和发动机的稳定点火，并可实现铱基催化剂的原位替代。

发明内容

本发明开发了一种可替代铱催化剂的复合催化剂制备方法及应用，可替代常用的铱基催化剂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可替代铱催化剂的复合催化剂，催化剂是由活性金属钌和莫来石纤维、粘合材料、锂辉石、滑石组成的复合催化剂，具有一定的宏观形状；所述该复合催化剂的组成如下：以莫来石纤维和粘合材料总质量计为100％，其中莫来石纤维质量百分比为50％～80％，其余为粘合材料。锂辉石质量百分比为0.5％～5％，滑石质量百分比1％～5％，活性金属钌质量百分比为25％～40％。锂辉石质量百分比为锂辉石质量/莫来石纤维和粘合材料总质量×100％，滑石质量百分比为锂辉石质量/莫来石纤维和粘合材料总质量×100％，活性金属钌质量百分比为钌质量/莫来石纤维和粘合材料总质量×100％。

所述粘合材料选自高岭土、粘土、硅溶胶和拟薄水铝石中的一种或多种。

进一步地，在上述技术方案中，所述莫来石纤维为市售多晶莫来石纤维，纤维平均直径1～5μm，纤维长度小于50μm。

进一步地，在上述技术方案中，所述复合催化剂的宏观形状为以下任一种：不规则粒型、中空柱型、片型、轮辐型、椭球型、球型、圆柱型、拉西环型、三叶草型、四叶草型和蜂窝陶瓷型。

一种可替代铱催化剂的复合催化剂制备方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤1、固态成型粉体球磨混合