一种RuCo合金合成氨催化剂的成型方法技术

本发明专利技术公开一种RuCo合金合成氨催化剂的成型方法。本发明专利技术将RuCo/N

【技术实现步骤摘要】
一种RuCo合金合成氨催化剂的成型方法


[0001]本专利技术涉及催化剂材料制备领域，具体涉及一种RuCo合金合成氨催化剂的成型方法。

技术介绍

[0002]氨(NH3)是粮食安全的保障，也是高体积能量密度的储氢载体。现有工业合成氨需要高温(≥430℃)和高压(≥10MPa)的苛刻反应条件，导致能耗高和安全性不足。更为重要的是，目前工业合成氨以化石资源为燃料，通过水煤气变换反应产生H2，每产生1万吨的NH3排放1.5万吨的CO2，发展可再生能源驱动的绿色合成氨显得尤为重要和迫切。因此，开发出稳定高效稳定且具有实用性的氨合成催化剂是至关重要的，而催化剂成型是催化剂生产过程中的关键步骤之一。催化剂的成型方法有很多，各有其特点和用途。目前，有压片成型法、滚动成型法、挤条成型法等。
[0003]根据催化剂反应及反应装置的要求，需要提供合适的外形、大小及机械强度的颗粒催化剂，来增强催化剂的活性及稳定性。目前，工业上常用的反应器有四种类型：固定床、流化床、悬浮床及移动床。催化剂成型颗粒的形状及大小，一般根据制备催化剂的原料性质及工业生产所用反应器要求确定的。催化剂形态不仅对反应器压力降有影响，而且对反应物和产物的扩散速率影响很大。如固定床反应器常常采用球形、柱状等各种形状的催化剂。氨合成催化反应器是固定床反应器，因此大多数成型为条形、球形及三叶草等。但由于催化剂成型方法的差异，所制备的成型催化剂孔结构、比表面积、机械强度等都会造成差异，从而带来不同的催化效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种RuCo合金催化剂的成型方法，包括如下步骤：
[0005]将RuCo/N
‑
C粉末催化剂、粘结剂、任选含有或不含有的助剂、以及水混炼，经成型、烤干、干燥、焙烧，得到成型催化剂。
[0006]根据本专利技术的实施方案，所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂中，Ru的质量占粉末催化剂质量的1
‑
5％，例如2％、3％、4％。
[0007]根据本专利技术的实施方案，所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂中，Co的质量占粉末催化剂质量的1
‑
5％，例如2％、3％、4％。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述粘结剂选自甘油、硅溶胶、硅酸钠、铝溶胶和羧甲基纤维素等中的一种或多种，优选为硅酸钠和羧甲基纤维素。
[0009]优选地，所述羧甲基纤维素和硅酸钠的质量比为(1
‑
8):1，例如1:1、3:1、 5:1。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述的助剂选自淀粉、田菁粉、石墨、活性炭、甘油、草酸、柠檬酸、硝酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、纤维素、甲酸、乙酸、盐酸等中的一种或多种，例如为淀粉、柠檬酸或纤维素。
[0011]根据本专利技术的实施方案，所述粘结剂和助剂的质量比为(1
‑
8):(0
‑
3)，例如为3:0、
4:1、4:2、5:0、5:2。
[0012]根据本专利技术的实施方案，所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂、粘结剂、助剂和水的质量比为(30
‑
70):(1
‑
8):(0
‑
3):(20
‑
40)，例如50:5:0:(30
‑
40)、50:4:0:(30
‑
40)、 50:4:1:(30
‑
40)、50:4:2:(30
‑
40)、50:2:0:(30
‑
40)。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂的粒径大于200目，优选 80
‑
100目。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂由钌前驱体、钴前驱体、碳源和氮源焙烧、破碎得到。优选地，钌前驱体、钴前驱体、碳源和氮源的质量比为(0.5
‑
1):(1
‑
2):(0.5
‑
1.5):(15
‑
25)，例如0.7:1.3:1:20。
[0015]优选地，所述钌前驱体选自三氯化钌、硝酸钌和乙酰丙酮钌等中的至少一种；
[0016]优选地，所述钴前驱体硝酸钴、氯化钴和草酸钴等中的至少一种；
[0017]优选地，所述碳源选自葡萄糖盐酸盐、葡萄糖和蔗糖等中的至少一种；
[0018]优选地，所述氮源选自三聚氰胺和双氰胺等中的至少一种。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂的合成步骤如下：
[0020]将钌前驱体、钴前驱体、氮源(例如三聚氰胺)以及碳源(例如葡萄糖盐酸盐)分散在水中，搅拌下蒸干(例如60
‑
90℃下进行搅拌蒸干)、再干燥(例如 80℃下干燥)、焙烧，得到RuCo/N
‑
C催化剂，对RuCo/N
‑
C催化剂破碎、过筛得到所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂；
[0021]优选地，所述焙烧在氮气气氛下进行；
[0022]优选地，搅拌时间为12
‑
24h，干燥时间优选为12
‑
24h；
[0023]优选地，焙烧时间为2
‑
8h，焙烧温度为400
‑
600℃。
[0024]根据本专利技术的实施方案，所述混炼的过程包括：先将第一粘结剂和水混合，搅拌成胶，再向其中依次加入第二粘结剂、任选加入或不加入的助剂、以及 RuCo/N
‑
C粉末催化剂，混炼均匀。
[0025]根据本专利技术的实施方案，所述成型的模型为球形、条形或三叶草形。
[0026]根据本专利技术的实施方案，所述成型可以采用挤条成型、切条成型等方式。
[0027]根据本专利技术的实施方案，所述成型在成型机上进行。
[0028]根据本专利技术的实施方案，所述烤干为将成型后的催化剂放置在红外灯下烤干。
[0029]根据本专利技术的实施方案，所述干燥为将烤干后的催化剂放置在烘箱内干燥，例如干燥温度为80
‑
100℃。
[0030]根据本专利技术的实施方案，所述焙烧为将干燥后的催化剂于氮气氛围下焙烧；例如，焙烧的温度为400
‑
600℃，焙烧的时间为2
‑
8h。
[0031]根据本专利技术的实施方案，所述焙烧在管式炉中进行。
[0032]根据本专利技术优选地实施方案，所述RuCo合金催化剂的成型方法包括：将 RuCo/N
‑
C粉末催化剂、粘结剂、任选含有或不含有的助剂、以及水混炼，经成型、烤干、干燥、焙烧，得到成型催化剂；
[0033]所述粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，所述第一粘结剂为羧甲基纤维素，所述第二粘结剂为硅酸钠；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种RuCo合金催化剂的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：将RuCo/N
‑
C粉末催化剂、粘结剂、任选含有或不含有的助剂和水混炼，经成型、烤干、干燥、焙烧，得到成型催化剂。2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂中，Ru的质量占粉末催化剂质量的1
‑
5％，Co的质量占粉末催化剂质量的1
‑
5％。3.根据权利要求1或2所述的成型方法，其特征在于，所述粘结剂选自甘油、硅溶胶、硅酸钠、铝溶胶和羧甲基纤维素中的一种或多种；优选为硅酸钠和羧甲基纤维素；优选地，所述羧甲基纤维素和硅酸钠的质量比为(1
‑
8):1；所述的助剂选自淀粉、田菁粉、石墨、活性炭、甘油、草酸、柠檬酸、硝酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、纤维素、甲酸、乙酸、盐酸中的一种或多种；优选地，所述粘结剂和助剂的质量比为(1
‑
8):(0
‑
3)。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的成型方法，其特征在于，所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂的粒径大于200目；所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂、粘结剂、助剂和水的质量比为(30
‑
70):(1
‑
8):(0
‑
3):(20
‑
40)。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的成型方法，其特征在于，所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂由钌前驱体、钴前驱体、碳源和氮源焙烧、破碎得到。优选地，所述钌前驱体选自三氯化钌、硝酸钌和乙酰丙酮钌中的至少一种；优选地，所述钴前驱体硝酸钴、氯化钴和草酸钴中的至少一种；优选地，所述碳源选自葡萄糖盐酸盐、葡萄糖和蔗糖中的至少一种；优选地，所述氮源选自三聚氰胺和双氰胺等中的至少一种。6.根据权利要求5所述的成型方法，其特征在于，所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂的合成步骤如下：将钌前驱体、钴前驱体、氮源以及碳源分散在水中，搅拌下蒸干、再干燥、焙烧，得到RuCo/N
‑
C催化剂，对RuCo/N
‑
C催化剂破碎、过筛得到所述RuCo/N
‑
C粉末催化剂；优选地，焙烧时间为2
‑
8h，焙烧温度为400
‑
600℃。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的成型方法，其特征在于，所述混炼的过程包括：先将第一粘结剂和水混合，搅拌成胶，再向其中依次加入第二粘结剂、任选加入或不加入的助剂、以及RuCo/N
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀云，张天华，江莉龙，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：