[发明专利]一种用于合成氨的钌催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于合成氨的钌催化剂及其制备方法，涉及一种以CeO₂‑La₂O₃复合氧化物为载体，以钌为活性组分的合成氨钌基催化剂及其制备方法，适用于以氮气和氢气为原料的合成氨反应。所述催化剂的制备方法包括：以硝酸铈、硝酸镧为原料，添加沉淀剂通过共沉淀法获得沉淀物，然后煅烧制备CeO₂‑La₂O₃复合氧化物；将无氯钌化合物干燥后，溶解在醇溶液中获得钌前驱体醇溶液；将上述钌前驱体醇溶液引入复合氧化物中浸渍；干燥还原后得到所述钌基合成氨催化剂。与现有氧化铈及其镧铈混合氧化物负载钌基氨合成催化剂相比，本发明的催化剂具有更高的氨合成活性，有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于化肥催化剂技术领域，具体涉及一种用于合成氨的钌催化剂及其制备方法。

背景技术

合成氨是一个大产量、高能耗的产业。目前用于工业合成氨的Haber-Bosch方法必须在高温（400–500 ℃）高压（15–30 MPa）的苛刻条件下生产氨，使得合成氨工业成为一个高能耗和资本密集型产业。因此开发在温和条件下（低温和低压）高效合成氨的新催化剂是合成氨工业节能减排的关键之所在。开发低温高活性的新型催化剂，降低反应温度，提高氨的平衡转化率和单程转化率或实现低压合成氨，一直是合成氨工业的追逐目标。

在20世纪90年代，Aika等人发现稀土氧化物，如CeO₂和La₂O₃，是Ru催化剂的有效载体和助剂材料。各种研究者已经使用了复合氧化物载体用于Ru催化剂，例如CeO₂-La₂O₃，MgO-CeO₂，BaO-CeO₂，CeO₂-ZrO₂和Sm₂O₃-CeO₂。其中Lou等人（Catalysis Letters, 2009,133:382）通过将RuCl₃溶液、硝酸铈溶液和硝酸镧溶液搅拌均匀后，添加KOH溶液制备得到CeO₂-La₂O₃复合氧化物负载钌催化剂。在这些已有的CeO₂-La₂O₃复合氧化物负载钌催化剂的制备过程中，以氯化钌水溶液或者亚硝酰硝酸钌水溶液为钌前驱体，钌金属与复合氧化物之间的相互作用能力较强，因此催化剂的氨合成活性受到抑制。

发明内容

针对现有稀土氧化物负载钌催化剂的不足，本发明提供一种用于合成氨的钌基催化剂及其制备方法，获得高性能的钌催化剂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于合成氨的钌催化剂，所述催化剂以CeO₂-La₂O₃复合氧化物为载体，以钌为活性组分，其中La:Ce的摩尔比为1:4-3:2；以复合氧化物的质量计算，钌的添加量为3-50wt%。

催化剂的制备方法包括以下步骤：

1）以硝酸铈、硝酸镧为原料，添加沉淀剂通过共沉淀法获得沉淀物，然后煅烧制备CeO₂-La₂O₃复合氧化物；

2）将无氯钌化合物干燥后，溶解在醇溶液中获得钌前驱体醇溶液；

3）将上述钌前驱体醇溶液引入到步骤1）所制备的CeO₂-La₂O₃复合氧化物中浸渍；

4）将步骤3）所制备的样品干燥还原后得到所述钌基合成氨催化剂。