[发明专利]一种聚集太阳能催化合成氨的方法及其催化剂

权利要求书

1.一种聚集太阳能催化氮气和氢气合成氨的方法，其特征在于：将催化剂放于反应装置中，通入氮气和氢气，然后在聚集的太阳光照射下，控制催化剂表面温度达到300-550摄氏度，进行氮气和氢气合成氨反应；所述的催化剂以无定型、富电子、表面无序的黑色纳米TiO_2-z，其中：0<z<2，为载体材料，以Fe或Ru的单质纳米晶为活性组分，活性组分负载在载体材料上。

2.根据权利要求1所述的聚集太阳能催化氮气和氢气合成氨的方法，其特征在于：所述的催化剂还包括碱金属或碱土金属K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba作为促进剂，促进剂负载在载体材料上，促进剂与活性组分的原子比为10:1-1:100。

3.根据权利要求2所述的聚集太阳能催化氮气和氢气合成氨的方法，其特征在于：所述的碱金属或碱土金属促进剂为K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba的氢氧化物、硝酸盐、碳酸盐或者碳酸氢盐。

4.根据权利要求1所述的聚集太阳能催化氮气和氢气合成氨的方法，其特征在于：所述氮气和氢气的体积比为1：3。

5.根据权利要求1所述的聚集太阳能催化氮气和氢气合成氨的方法，其特征在于：所述的活性组分为Fe单质时，用量占载体材料质量百分比为5%-50%，活性组分为Ru时，用量占载体材料质量百分比为1%-8%。

6.催化剂，其特征在于：所述的催化剂以无定型、富电子、表面无序的黑色纳米TiO_2-z，其中：0<z<2，为载体材料，以Fe或Ru的单质纳米晶为活性组分，活性组分负载在载体材料上。

7.根据权利要求6所述的催化剂，其特征在于：所述的活性组分为Fe单质时，用量占载体材料质量百分比为5%-50%，活性组分为Ru时，用量占载体材料质量百分比为1%-8%。

8.根据权利要求6所述的催化剂，其特征在于：所述的催化剂还包括碱金属或碱土金属K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba作为促进剂，促进剂负载在载体材料上，促进剂与活性组分的原子比为10:1-1:100。

9.权利要求6所述的催化剂的制备方法，其特征在于：采用浸渍负载-高温氢气还原或液相还原-促进剂负载方法：即先将活性组分负载在基底材料上，然后经高温氢气还原或液相还原得到活性组分/TiO_2-z，再根据需要再进行促进剂的负载，具体步骤如下：

将纳米TiO₂和硼氢化钠按质量比为1：0.5-1：8研磨混合均匀，于马弗炉密闭加热至370-420℃，然后取出急速冷却后，经后处理得到载体材料TiO_2-z，其中：0<z<2；

将载体材料浸渍在一定量的Fe、Ru的前驱体溶液中，超声混合后烘干，所得的样品通过高温氢气还原或液相还原得到活性组分/TiO_2-z，然后根据需要将所得的样品浸渍在促进剂溶液中并于非氧化气氛中干燥或真空干燥得到催化剂样品。