[发明专利]应用于利用等离子体技术合成氨气的反应中的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了应用于利用等离子体技术合成氨气的反应中的催化剂及其制备方法，其中，该催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)将CaH₂、Mg粉或Al粉单独放入球磨机中进行球磨，或者将CaH₂与Mg粉或Al粉按照1:1的质量比混合后放入球磨机中进行球磨；(2)将球磨好的催化剂从球磨机中取出，放入压片机中进行压片；(3)将压成片的催化剂从压片机中取出，粉碎，获得直径为0.425‑0.850mm的催化剂颗粒。本发明的有益之处在于：1、本发明制得的五种催化剂活性都较好，在反应中都能促进氢气的吸收和放出，提高反应速率，氨气产率都较高；2、本发明制得的五种催化剂稳定性都较好，在反应进行40h后仍能维持产率不降低。

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，具体涉及一种应用于利用等离子体技术合成氨气的反应中的催化剂及其制备方法，属于催化剂技术领域。

背景技术

氨气是世界上产量第二大的化工产品，对经济发展起着极其重要的作用。

氨气不仅是重要的工农业原料，而且由于其具有能量密度高、氢含量高、燃烧清洁等优点，是汽车替代燃料的潜在载体。

目前，国内外生产氨气的方法均以热催化为主。近年来，等离子体催化合成氨气的研究也日益广泛。利用等离子体技术来合成氨气，对我国的经济发展有重要的意义。

在现有的利用等离子体技术合成氨气的反应中，所用的催化剂多为各种金属氧化物，或者在这些金属氧化物上再负载上其他金属。经实际使用发现，这些催化剂大多都存在着活性较差和稳定性较差的问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供活性和稳定性都较好的应用于利用等离子体技术合成氨气的反应中的催化剂，以及该催化剂的制备方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

应用于利用等离子体技术合成氨气的反应中的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step1：球磨

将CaH₂、Mg粉或Al粉单独放入球磨机中进行球磨，或者将CaH₂与Mg粉或Al粉按照1:1的质量比混合后放入球磨机中进行球磨；

Step2：压片

将球磨好的催化剂从球磨机中取出，放入压片机中进行压片；

Step3：获得固定尺寸的催化剂

将压成片的催化剂从压片机中取出，粉碎，获得直径为0.425-0.850mm的催化剂颗粒。

前述的制备方法，其特征在于，在Step1中，球磨速度为400r/h，球磨时间≥4h。

前述的制备方法，其特征在于，在Step2中，压片机的压力为10MPa，为便于成型需保持5min。

前述的制备方法，其特征在于，在Step3中，用研磨棒进行粉碎。

本发明的有益之处在于：

(1)本发明制得的五种催化剂(CaH₂与Al粉1:1混合、单独Mg粉、CaH₂与Mg粉1:1混合、单独CaH₂、单独Al粉)活性都较好，在反应中都能促进氢气的吸收和放出，提高反应速率，氨气产率都较高，其中，CaH₂与Al粉1:1混合制得的催化剂氨气产率最高，达到了18mg/h；

(2)由于在通氮气和氢气合成氨气的反应中催化剂在储氢后反应释放氢气的同时又可以随时补充氢气，所以本发明制得的五种催化剂稳定性都较好，其中，CaH₂与Al粉1:1混合制得的催化剂在反应进行2400min(40h)后仍维持18mg/h的产率。