[发明专利]一种钒基氨合成与氨分解催化剂及应用

权利要求书

1.一种用于氨合成及氨分解的钒基催化剂，其特征在于：所述催化剂包括主体和添加剂，主体是金属钒、氮化钒或其金属钒合金中的一种或二种以上，添加剂包括主族元素的含氮化合物或/和含氢化合物中的一种或二种以上；

所述催化剂主体与添加剂的质量比为的范围为1000:1至1:500。

2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：

所述的主族元素的含氮或/和含氢化合物的分子式为：MxNyHm(3y-nx)，其中M为ⅠA、IIA、ⅢA族元素，如Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In中的一种或二种以上，n(可为1,2或3)为M的化学价态，m可为1，-1)为H的化学价态，当m＝1时，分子式为MxNyH3y-nx，x＝1～3，y＝1～3；当m＝-1时，分子式为MxNyHnx-3y，x＝1～4，y＝0～1。

3.如权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于：所述的主族元素为Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In中的一种或二种以上的混合物。

4.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：主体和添加剂构成的催化剂负载于载体上，所述的载体为Li2O、MgO、CaO、SrO、BaO、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、La2O3、CeO2、Pr6O11、BN、Si3N4、Mg3N2、Ca3N2、AlN、分子筛、碳材料、金属有机骨架材料(MOFs)中的一种或二种以上的组合；催化剂与载体的质量比可从1000:1至1:500；优化后可从200:1至1:100。

5.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的氮化钒为VN、V2N、VN0.2、VN0.35、VN0.45、VN0.81等氮化物中的一种或二种以上的组合。

6.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的金属钒合金为：IVB、ⅤB、ⅥB、ⅦB或ⅧB族元素，如Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt中的一种或二种以上的与V组合成的二元或三元以上的金属合金，或IVB、ⅤB、ⅥB、ⅦB或ⅧB族元素，如Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt中的一种或二种以上的与V及C和/或N之间形成的二元或三元以上的合金。

7.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述催化剂主体与添加剂的质量比的较优范围为200:1至1:100。

8.一种权利要求1所述催化剂的应用，其特征在于：

所述催化剂用于氨合成时的操作条件：样品在氮氢混合气(N2：H2体积比从10:1到1:10)中升温至100-500℃，总压力为1-30atm，反应气流速为1.8-2.4L/h，用常规电导率方法检测氨气的生成速率；

所述催化剂用于氨分解时的操作条件：样品在反应气氛(1-100％NH3，Ar气作为平衡气)中升至200-700℃，产物组成采用气相色谱进行在线分析。