羰基金属制备高效负载型催化剂―羰基钌制备钌基催化剂及其氨合成催化性能研究

CORC > 兰州化学物理研究所 > 中国科学院兰州化学物理研究所 > OSSO国家重点实验室

题名	羰基金属制备高效负载型催化剂―羰基钌制备钌基催化剂及其氨合成催化性能研究
作者	杨晓龙
学位类别	理学博士
答辩日期	2011-05-23
授予单位	中国科学院研究生院
导师	胡斌
关键词	钌基催化剂氨合成氧化物载体碱性 Ruthenium catalyst Ammonia synthesis Metal oxide Support Basicity
学位专业	物理化学
中文摘要	鉴于氧化物载体在钌基氨合成催化剂的应用潜力，本文以氧化物和氧化物基复合材料为载体，以钡、铯为助剂，以Ru₃(CO)₁₂ 为前驱体，采用浸渍法制备了一系列钌基催化剂，并在不同的温度、压力和空速条件下对催化剂进行了氨合成活性评价，采用X 射线衍射、物理吸附、化学吸附、程序升温和电镜等多种表征手段，对载体和催化剂进行了系统表征，详细研究了载体和助剂对钌基催化剂的结构、形貌、表面酸碱和电子性质、氨合成活性的影响及其作用机理，取得了良好的结果。 1.1 采用各种表征手段对Ba-Ru/γ-Al₂O₃ 催化剂的性质进行研究，结果发现：γ-A_l2O₃ 载体结构、织构等物理性质能够影响Ru 粒子在其表面的分散状态以及尺寸，载体的表面官能团、表面酸碱性等化学性质能够影响Ru 物种的还原性质和电子密度。 1.2 通过对Ba-Ru/γ-Al₂O₃ 催化剂的程序升温表征发现BaO 不仅能够促进Ru物种的还原，而且能够调节体系碱性。 1.3 浸渍法制备的Ru/γ-Al₂O₃ 和Cs-Ru/γ-Al₂O₃ 催化剂比溶胶-凝胶法制备的催化剂氨合成活性更高。 2 不同的MgO 载体制备工艺对钌基催化剂的氨合成活性有影响，采用沉淀法制备的MgO 负载钌基氨合成催化剂活性较高。反应条件为3.0 MPa，400 ℃ 和5000 h^-1 时，Ba:Ru=1:1 时，Ba-Ru/MgO 催化剂氨合成反应速率为329.8mL·g^-1·h^-1。 3.1 MgO 沉淀剂和热处理条件对Ba-Ru/MgO 催化剂的氨合成活性有影响。由(NH₄)₂CO₃ 做沉淀剂，空气焙烧气氛，700 ℃ 焙烧的MgO 制备的Ba-Ru/MgO 催化剂氨合成活性最高。反应条件为5.0 MPa，475 ℃ 和5000 h^-1 时，氨气浓度为4.58 vol%。 3.2 通过对Ba-Ru/MgO 催化剂的程序升温表征发现BaO 助剂的加入能够减弱Ba-Ru/MgO 催化剂表面对氢的吸附，增强表面对氮的吸附。 4.1 MgO 和h-BN 的质量比对Ba-Ru/MgO/h-BN 催化剂的氨合成活性有影响，当质量比为8:2 时，Ba-Ru/MgO/h-BN 催化剂在425 ℃ 表现出了最高的氨合成反应速率―506.9 mL·g^-1_cat·h^-1。 4.2 Ru 含量对Ba-Ru/MgO/h-BN[8:2]催化剂的氨合成活性有影响，最佳Ru负载量为5.0%。 5.1 采用柠檬酸络合法制备了铈基钙钛矿材料BaCeO₃，其负载的无助剂的Ru/BaCeO₃ 催化剂在低温(300～350 ℃)下表现出较高的氨合成活性。 5.2 向BaCeO₃ 材料中掺杂Y3+可以提高催化剂的氨合成活性，在425 ℃ 时，Ru/BaCe_0.9Y_0.1O_3-δ 氨合成反应速率为432.5 mL·g^-1·h^-1，是相同反应条件下Ru/BaCeO₃ 的1.6 倍。
学科主题	多相催化
公开日期	2012-11-08
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.77.64.217/handle/362003/1782]
专题	兰州化学物理研究所_OSSO国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	杨晓龙. 羰基金属制备高效负载型催化剂―羰基钌制备钌基催化剂及其氨合成催化性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2011.