一种高分散的Ru/ABO制造技术

本发明专利技术公开一种高分散的Ru/ABO

【技术实现步骤摘要】
一种高分散的Ru/ABOx负载型催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及催化剂制备
，具体涉及一种高分散的Ru/ABOx负载型催化剂及其制备方法和该高分散的Ru/ABOx负载型催化剂在NH3分解反应中的应用。
技术介绍
随着社会的发展，能源和环境问题已经成为世界各国普遍关注的问题之一。但是传统能源既不能满足现在人们的大量需求，同时排放的COx也对环境造成了污染，因此人们不得不把重点转向了新能源的开发，而氢是未来能源系统中最有前途的能源载体之一，以无污染、可重复利用、燃烧值高等优点备受科研人员青睐。氨由于其高氢气含量(按重量计为17.8％，在10bar下的体积密度为121kgH2·m-3)是一种非常有前途的储氢载体，NH3又可以在20℃和～0.8MPa的条件下以液相形式存储，即使制氢过程未反应完全或者反应发生泄漏等问题，也能通过使用合适的吸收剂将NH3的浓度降低到小于200ppb。目前文献中介绍的氨分解催化剂种类有负载型的贵金属催化剂(Ir、Pt等)和过渡金属催化剂(Fe、Co、Ni等)，还有非负载型的碳化物和氮化物催化剂(Mo2N、NixNy等)，其中以Fe，Ni，Ru催化剂应用最为广泛。Fe，Ni等活性组分只有在高温下才会表现出比较优异的活性，能耗较大，而在低温条件下活性较差，而Ru基催化剂即使在较低温度也展现出了非常优异的催化活性。众多研究发现，CeO2具有热稳定性好，负载金属高分散的优点，是一种良好的工业催化剂载体。中国专利CN106824165A将CeO2在还原气氛/无氧气氛进行处理制备了二氧化铈负载高分散纳米催化剂；中国专利CN108855071A将CeO2在100-900℃空气焙烧后，置于还原性气氛下进行还原，得到高分散的氧化饰负载型纳米催化剂；JixiangChen等(JixiangChen,ChengchengYao,YanqiaoZhao,PeihongJia.SynthesisgasproductionfromdryreformingofmethaneoverCe0.75Zr0.25O2-supportedRucatalysts[J].InternationalJournalofHydrogenEnergy,2009,35(4).)以共沉淀法制备了Ce0.75Zr0.25O2固溶体，通过浸渍法制备了高分散的Ru基催化剂，并且研究发现，低负载量下载体对Ru的相互作用力要强于高负载量下载体对Ru的相互作用力。以上三种制备方法虽然工艺流程简单，但是贵金属的分散性及其与载体中氧空位的相互作用的关系仍不能得到合理的解释与调控。综上所述，通过改变催化剂的合成方法，合成具有高氧空位、高比表面积、低负载量的Ru负载复合氧化物催化剂是实现低温NH3催化分解工业化的关键前提。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，将两种含不同化合价的金属A和B的金属盐溶液，通过络合剂络合、还原气氛处理及微波加热处理，得到ABOx复合氧化物载体，再利用Ru金属与载体固溶体相氧空位之间的相互作用力，通过氧桥键将Ru负载在载体表面氧空位上，从而获得用于NH3催化分解的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂。该制备方法简单，重复性好，所制备得到的载体具有独特的单电子型氧空位，对Ru-O物种具有非常强的相互作用力，从而造成Ru金属的高分散，使其具备非常优异的低温NH3催化分解性能，具有广泛的应用前景。所述的一种高分散的Ru/ABOx负载型催化剂，其特征在于以ABOx复合氧化物为载体，金属A和B的化合价不同，Ru金属为活性成分，利用Ru金属与载体固溶体相氧空位之间的相互作用力，通过氧桥键将Ru负载在载体表面氧空位上得到，Ru金属的负载量为0.1-10wt％。所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：将两种不同化合价的金属A和B的金属盐加入水中，搅拌至完全溶解，得到双金属混合溶液a；步骤2：向步骤1得到的双金属混合溶液a中加入络合剂，继续搅拌溶解，得到混合溶液b；步骤3：将步骤2得到的混合溶液b在高温下搅拌反应，反应结束后蒸发得到粘稠液体，再依次经干燥、还原气氛处理、微波加热处理，得到具有单电子型氧空位固溶体相的ABOx复合氧化物粉末；步骤4：将步骤3得到的ABOx复合氧化物粉末重新分散到摩尔浓度为0.6～64g/L的Ru3(CO)12溶液中室温搅拌3-5h，在50-66℃下蒸干得到固体，干燥后得高分散的Ru/ABOx负载型催化剂，其中Ru的负载量为0.1-10wt％，优选为1-4wt％。所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，其特征在于步骤1中的金属A与金属B的价态不同，金属A包括La、Sm、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中的任意一种，金属B为Ce、Ge或Sn中的任意一种。所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，其特征在于步骤1中的双金属混合溶液a中，A的原子百分含量为10-90％，B的原子百分含量为10-90％，A和B总原子量为100％。所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，其特征在于步骤1中，金属A与B的前驱体分别独立为氯盐、硝酸盐、碳酸盐或硫酸盐。所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，其特征在于步骤2中的络合剂为一水合柠檬酸、草酸、乙醇酸或苹果酸中的一种或多种，络合剂的羧基与双金属混合溶液a的双金属的总量的摩尔比为1:1-1:5，优选为1:2。所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，其特征在于步骤3中双金属溶液a与络合剂发生反应的温度为50-100℃，搅拌反应时间为2-12h。所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，其特征在于步骤3中还原气氛为H2与惰性气体的混合气，H2与惰性气体的体积比为1:3-3:1，惰性气体为N2、Ar、He中的一种或多种，ABOx还原气氛处理的温度高于固溶体形成温度，优选为400-800℃，还原气氛处理时间4-6h，优选为5h，微波加热处理为高火下处理0.5-2分钟。所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，其特征在于步骤4中Ru3(CO)12溶液的溶剂为四氢呋喃、乙醇、乙醚或正己烷中的一种。所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂在NH3分解反应中的应用。采用上述技术方案后，本专利技术限定的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂，它将含不同化合价的金属A和B的两种金属盐溶液，通过络合剂络合、还原气氛处理、微波加热处理得到ABOx复合氧化物载体，利用Ru金属与载体固溶体相氧空位之间的相互作用力，通过氧桥键将Ru负载在载体表面氧空位上，从而获得用于NH3催化分解的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂，其制备方法简单，重复性好，所制备得到的载体具有独特的单电子型氧空位，对Ru-O物种具有非常强的相互作用力，从而造成Ru金属的高分散，使其具备非常优异的低温NH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高分散的Ru/ABO

【技术特征摘要】
1.一种高分散的Ru/ABOx负载型催化剂，其特征在于以ABOx复合氧化物为载体，金属A和B的化合价不同，Ru金属为活性成分，利用Ru金属与载体固溶体相氧空位之间的相互作用力，通过氧桥键将Ru负载在载体表面氧空位上得到，Ru金属的负载量为0.1-10wt％。


2.一种根据权利要求1所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：将两种不同化合价的金属A和B的金属盐加入水中，搅拌至完全溶解，得到双金属混合溶液a；
步骤2：向步骤1得到的双金属混合溶液a中加入络合剂，继续搅拌溶解，得到混合溶液b；
步骤3：将步骤2得到的混合溶液b在高温下搅拌反应，反应结束后蒸发得到粘稠液体，再依次经干燥、还原气氛处理、微波加热处理，得到具有单电子型氧空位固溶体相的ABOx复合氧化物粉末；
步骤4：将步骤3得到的ABOx复合氧化物粉末重新分散到摩尔浓度为0.6～64g/L的Ru3(CO)12溶液中室温搅拌3-5h，在50-66℃下蒸干得到固体，干燥后得高分散的Ru/ABOx负载型催化剂，其中Ru的负载量为0.1-10wt％，优选为1-4wt％。


3.根据权利要求2所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，其特征在于步骤1中的金属A与金属B的价态不同，金属A包括La、Sm、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中的任意一种，金属B为Ce、Ge或Sn中的任意一种。


4.根据权利要求2所述的高分散的Ru/ABOx负载型催化剂的制备方法，其特征在于步...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐浩东，王瑶，张武剑，李利春，韩文锋，李瑛，刘宗健，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33