[发明专利]一种氧化物负载铂的氨氧化制氮氧化物的催化剂

说明书

本发明公开了一种氧化物负载铂的氨氧化制氮氧化物的催化剂，以锆、铁、钴和铈的硝酸盐，及钛酸丁酯、四氯化钛、四异丙醇钛为前驱体，以纯铂为原材料，通过溶胶凝胶法、水热法和共沉淀法制备氧化物载体，利用纯铂制备氯铂酸溶液，通过化学还原沉淀法在上述混合氧化物载体上负载金属铂，通过一定温度煅烧后，在氨气和氧气条件下氨氧化催化制一氧化氮。所得催化剂比表面积大、贵重金属负载量小、氨氧化选择性好、转化率高，可有效提高氨的转化率和减少贵金属用量。

技术领域

本发明涉及到一种混合氧化物负载铂的氨氧化制氮氧化物的催化剂的制备和评价，特别是用于制备硝酸中氨氧化催化。在氨氧化工艺中，通过在升高的温度下使气体混合物通过氧化物负载铂的催化剂而将氨氧化成氮氧化物。

背景技术

氨氧化催化反应主要应用于硝酸、氢氰酸的生产，高温催化氧化氨生成一氧化氮和HCN，工业上一直采用铂铑合金网催化剂。硝酸是重要的基础化工品，是三酸两碱之一，是用途极为广泛的化工原料。除了化工行业外，硝酸还用于冶金、医药、燃料、农业、核工业等方面。硝酸在化工行业的应用，可以分为无机化工和有机化工两个方面。其中，无机化工主要应用于生产硝酸铵、硝酸磷肥、硝基复合肥、各类硝酸盐和火箭推进剂；有机化工主要应用于生产硝基苯、硝基甲苯、己二酸、硝基氯苯，是MDI、TDI、尼龙66、工程塑料的主要原材料。

铂网催化剂具有优良的选择性和转化率，但是其缺点在于不仅催化剂成本非常昂贵，而且在双加压机组使用过程中，铂合金网表面形成易挥发的氧化铂(PtO₂)造成铂损失。为了减少铂损耗，先后出现过铂网下安装填充瓷圈、玻璃纤维等捕集气流中金属微粒来回收铂，NiPd网利用PdO与PtO₂发生反应形成Pt-Pd固溶体来捕集气态PtO₂，回收效果良好，回收率达到70-80％。随着Pd价格的不断上涨，该技术的回收成本也越来越高，同时也促进了价格较低催化材料替代铂的研究。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种氧化物负载铂的氨氧化制氮氧化物的催化剂及制备和评价方法，所得催化剂具有高比表面积、高选择性、高氨转化率和低的贵金属用量的特点。

本发明的技术方案是:一种氧化物负载铂的氨氧化制氮氧化物的催化剂，催化剂载体为氧化锆和氧化钛混合氧化物，氧化钛和氧化铈混合氧化物，氧化钴、氧化铈和氧化钛混合氧化物，氧化锆、氧化铈和氧化钛混合氧化物，氧化铁、氧化铈和氧化钛混合氧化物，氧化铁、氧化钴、氧化铈和氧化钛混合氧化物中的一种组合；催化剂负载元素为铂、铂钯、铂铑、铂铑钯中一种或几种组合。

进一步地，所述催化剂的制备包括以下步骤：

S1:根据所述催化剂载体中的氧化物元素比例，取一定量的硝酸盐溶解于去离子水中，配制成0.005mol/L的溶液，并以10g/L的剂量加入PVP，加入一定量的硝酸溶液，使溶液pH值在1-2之间，置于三口瓶中搅拌加热，配制一定量的含钛前驱体乙醇溶液，按照1滴/3s的速度滴加至三口瓶中，滴加完成后形成溶胶凝胶，加入一定量的稀氨水至完全沉淀，在所述三口瓶中回流2h，然后离心过滤，烘干48h，然后500℃煅烧5h，研磨得到粉末状的载体；

S2:取一定量的所述催化剂负载元素，用王水溶解制成溶解液，取所述溶解液用乙二醇在碱性条件下制成0.005wt.％、0.05wt.％、0.5wt.％、1wt.％、5wt.％的混合氧化物负载溶液，

S3:将步骤S2的混合氧化物负载溶液加入载体分散的乙醇溶液中，水浴加热搅拌2h，离心过滤后用丙酮清洗1次，用无水乙醇清洗3次，用去离子水清洗2次，50℃烘干24h，500℃煅烧2h，得到催化剂；

S4:氨气和氧气按照一定比例通入评价装置，使用气相色谱测试氨气、氧化亚氮、氮气，使用滴定法测定硝酸产率，然后计算选择性和转化率。