[其他]氨氧化制硝酸稀土钴酸盐催化剂

说明书

本发明属氨氧化制硝酸催化剂，它的制法与应用。

工业上由氨氧化制硝酸，涉及到一系列平行反应和连续反应：

4NH₃+5O₂＝4NO+6H₂O（1）

4NH₃+4O₂＝2N₂O+6H₂O（2）

4NH₃+3O₂＝2N₂+6H₂O（3）

2NH₃＝N₂+3H₂（4）

2NO＝N₂+O₂（5）

2NO+O₂＝2NO₂（6）

4NH₃+6NO＝5N₂+6H₂O（7）

过程的复杂性使得保证反应（1）顺利进行的催化剂必须具备两个特点，一是对NH₃的转化率要高;二是对标的反应（1）具有选择催化作用，即NO的选择性要高。

氨氧化制硝酸从本世纪初工业化以来，一直使用铂铑合金网作为催化剂。铂网催化剂性能已相当优异，表现为有使NH₃100%转化;相当高的催化标的反应（1）的选择性（97～98%）;极快的反应速度;极好的耐高温性能和850℃下长期（3-6个月）的使用寿命。但是铂的昂贵和资源短缺促进了廉价易得催化剂的研究，用廉价易得的催化剂来取代铂网成为长时期以来NH₃氧化制硝酸催化剂研究的一项重大理论问题和迫切的实践问题。

在用以取代铂网的催化剂的研究中，过渡金属氧化物由于本身具有氧化还原性能且早在许多氧化反应中作为催化剂应用而被首先用在NH₃-NO的反应中，Co₃O₄，Fe₂O₃，MnO₂也有相当好的催化性能，但其活性尚比铂网低，最佳活性温区窄，高温使用时活性下降快，因而它们目前尚不能取代铂网用于NH₃氧化制硝酸的工业生产。

ABO₃型复合氧化物是一种新型催化剂材料。我们对该类型催化剂在NH₃氧化反应中的性能进行较全面的系统研究。其中La_1-xCa_xMnO₃（0≤X≤1）在催化NH₃→NO反应中已显示出优于纯金属氧化物催化剂的性能（中国科学院应用化学研究所集刊第十七集）。但从取代铂网催化剂的实用角度看，该催化剂在催化活性和高温条件下的稳定性等方面尚有相当差距。

本发明的目的是选择一类稀土钴酸盐ABO₃型复合氧化物，通过催化剂组成，活性组分和制法的优化，克服上述过渡金属氧化物和La_1-xCa_xMnO₃催化剂的不足，将此催化剂用于NH₃-NO工业反应，取代铂网催化剂。

本发明提出一类通式为La_1-xCe_xCoO₃（0≤X≤1）的稀土钴酸盐催化剂，它们在催化NH₃-NO反应中使用，具有优异的性能，可望取代铂网用于NH₃氧化制硝酸的工业生产。

本发明催化剂组分的选择，是在流动体系，固定床反应器，8毫升催化剂，床层高度24m/m条件下进行，强化实验是在700℃测初活性α0%，然后升温至900℃运转24小时后恢复初始条件测活性α₁%，△α＝α₀-α₁，其值表示活性下降的分数，作为催化剂耐高温性能的指标。表1是三种系列催化剂在上述条件下实验结果;表中NO的收率作为催化活性的指标。

表1三种不同系列催化剂NO的收率

（常压、5万时^-1）

＊按应化集刊17所述制法，下同

＊＊草酸盐沉淀法，下同