【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂材料制备，具体为一种富勒烯促进的过渡金属温和氨合成催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氨(nh3)是重要的化工产品，也是合成含氮化合物的主要原料，对于世界上的生命是必不可少的。氨同时可以作为一个潜在的无碳能源载体，这是因为其便于存储和运输并且具有较高的氢含量(17.7wt.％)和能量密度(3kwh kg-1)。然而，有研究表明，全球范围内nh3产量高达1.62亿吨/年，需要消耗的能源占全球的1-2％，如此大的能耗主要是由于合成氨原料气中的h2来源是通过煤或天然气为原料进行生产，同时伴随着大量的co2或co的产生，且排放出h2s或cos，因此发展一种绿色可替代的新型合成氨技术成为当前的重要研究课题。
2、我国可再生资源丰富，分布广泛，可满足发电、供热和制备燃料等多种用途，可部分取代煤、石油和天然气等能源，减少污染物的排放。当前，电解水制备氢气的技术也逐渐成熟，通过可再生资源为能源来电解水产生h2，随后将产生的氢气与从空气分离出来的n2加工成氨，此过程绿色环保，且消耗的能耗急剧降低，即可实现可再生资源→电解水制备氢气→合成氨新路径。该技术路径不仅可以实现氨的绿色高效合成，而且可以提高可再生能源的利用效率。然而，通过可再生能源电力电解水规模化制氢系统输出压力仅为1.6-3.2mpa，与目前高温高压合成氨的条件不匹配。因此，要实现可再生能源电力电解水制氢和合成氨技术互补融合，亟需发展与可再生能源电力电解制氢体系相匹配的温和条件下合成氨技术(反应条件：温度350-400℃、压力≤1.6mpa)。目前，
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术以过渡金属ru和mo为活性组分，富勒烯作为电子缓冲剂，制备出具有优异催化性能的富勒烯促进的过渡金属基温和氨合成催化剂。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一种富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂，其为将富勒烯作为电子缓冲体负载在过渡金属基氨合成催化剂上形成的一种新型催化剂，所述过渡金属基氨合成催化剂为ru基催化剂和mo基催化剂中的一种或两种，富勒烯的含量为所述富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂总重量的3-20wt.％。
4、所述富勒烯为c60和c70中的任一种或多种，其形状呈球型、椭球型、柱型或管状。
5、优选地，所述富勒烯为c60。
6、所述ru基催化剂的载体为氧化物、氮化物载体和氢化物中的一种。
7、优选地，所述ru基催化剂的载体为ceo2、mgo、al2o3、lan和zrh2中的一种
8、所述mo基催化剂mo2ctx(其中tx＝-o或-oh)，co3mo3n和mo2c中的一种。
9、优选地，所述ru基催化剂为ru/ceo2催化剂，所述mo基催化剂为mo2ctx催化剂。
10、所述富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂可通过共沉淀和尿素辅助沉积或无溶剂球磨的或浸渍的方式进行合成。
11、一种富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂的制备方法，包括以下步骤：
12、s1、富勒烯修饰的ru/ceo2催化剂
13、s1-1、将ce前驱体置于圆底烧瓶中，加入乙醇和去离子水的混合溶液进行溶解，得到溶液ⅰ；
14、s1-2、将富勒烯加入到溶液ⅰ中，然后超声进行分散，得到混合物ⅰ；
15、s1-3、将混合物ⅰ转移到油浴锅中进行搅拌，期间缓慢加入稀氨水获得沉淀物,调节ph＝10-11，得到混合物ⅱ；
16、s1-4、将混合物ⅱ在室温下继续搅拌，加入含ru的前驱体溶液，得混合物ⅲ；
17、s1-5、在混合物ⅲ中加入尿素，然后升温后恒温进行回流搅拌后，老化12h，得到样品ⅰ；
18、s1-6、将样品ⅰ进行抽滤和洗涤，最后在60℃下干燥12h，得样品ⅱ；
19、s1-7、将样品ⅱ转移到管式炉中，在h2气氛下高温焙烧，即得所需富勒烯修饰的ru/ceo2催化剂；
20、s2、富勒烯修饰的mo2ctx(tx＝-o或-oh)催化剂；
21、s2-1、将mo2ga2c与氢氟酸溶液在密封的聚四氟乙烯衬中混合，并在一定温度下连续蚀刻一段时间，得悬浮液ⅰ；
22、s2-2、将悬浮液ⅰ以3500rpm离心3分钟，收集固体并用蒸馏水洗涤直至ph值达到6，然后干燥，得中间体ⅰ；
23、s2-3、将中间体ⅰ用碱液除去残留的氟离子，过滤获得mo2ctx粉末，标记为mxene；
24、s2-4、将富勒烯分散在有机溶剂中并超声处理30分钟，直到完全溶解，得溶液ⅰ，其浓度为1mg ml-1；
25、s2-5、将溶液ⅰ完全浸渍到mxene，然后干燥，得样品ⅰ；
26、s2-6、将样品ⅰ转移到管式炉中，在h2气氛下高温焙烧，即得所需富勒烯修饰的mo2ctx(tx＝-o或-oh)催化剂。
27、所述步骤s1-1中加入的含ce前驱体为ce2(so4)3、ce(no3)3·6h2o和cecl3中的一种。
28、优选地，所述含ce前驱体为ce(no3)3·6h2o。
29、所述步骤s1-4中加入的含ru的前驱体为ru(no)(no3)3、ru3(co)12和rucl3·3h2o中的一种。
30、优选地，所述含ru的前驱体为ru(no)(no3)3。
31、所述步骤s2-3中加入的碱液为氨水、naoh溶液和koh溶液中的一种或多种。
32、优选地，所述碱液为naoh和氨水的混合溶液。
33、所述步骤s2-4中加入的有机溶剂为苯、甲苯和邻二甲苯中的一种。
34、优选地，所述有机溶剂为邻二甲苯。
35、所述步骤s1-1、s1-2中加入的ce前驱体、乙醇、去离子水和富勒烯的质量体积配比为(2-4)g:1ml:3ml:(0.1-0.2)g。
36、所述步骤s1-3、s1-4、s1-5中加入的混合物中富勒烯与加入的稀氨水、含ru的前驱体溶液、尿素的质量体积配比为(0.1-0.2)g:60ml:7ml:2g。
37、所述步骤s2-1中加入的mo2ga2c与氢氟酸的质量体积配比为(2-4)g:100ml。
38、所述步骤s2-5中加入的溶液ⅰ中富勒烯与mxene的质量配比为(5-8):100。
39、所述步骤s1-5中恒温温度为60-80℃，优选80℃，搅拌时间为8-12h，优选8h。
40、优选地，所述步骤s1-5中恒温温度为80℃，搅拌时间为8h。
41、所述步骤s1-7中高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂，其特征在于，所述过渡金属氨合成催化剂为将富勒烯作为电子缓冲体负载在过渡金属基催化剂上形成的一种新型催化剂，所述过渡金属基催化剂为Ru基催化剂和Mo基催化剂中的一种或两种，富勒烯的含量为所述富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂总重量的3-20wt.％。
2.根据权利要求1所述的富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂，其特征在于，所述富勒烯为C60和C70中的任一种或多种，其形状呈球型、椭球型、柱型或管状；
3.根据权利要求2所述的富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂，其特征在于，所述Ru基催化剂的载体为CeO2、MgO、Al2O3、LaN和ZrH2中的一种。
4.根据权利要求3所述的富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂，其特征在于，所述Ru基催化剂为Ru/CeO2催化剂，所述Mo基催化剂为Mo2CTx催化剂。
5.权利要求1-4任一项所述的富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1-1中加入的含Ce前驱体为Ce2
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1-1、S1-2中加入的Ce前驱体、乙醇、去离子水和富勒烯的质量体积配比为(2-4)g:1mL:3mL:(0.1-0.2)g；
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1-5中恒温温度为60-80℃，搅拌时间为8-12h；
9.权利要求1-4任一项所述的富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂在温和条件下合成氨的应用，其特征在于，氢气与氮气在富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂作用下合成氨，其反应条件为温度350-400℃，压力1.0-1.6MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂，其特征在于，所述过渡金属氨合成催化剂为将富勒烯作为电子缓冲体负载在过渡金属基催化剂上形成的一种新型催化剂，所述过渡金属基催化剂为ru基催化剂和mo基催化剂中的一种或两种，富勒烯的含量为所述富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂总重量的3-20wt.％。
2.根据权利要求1所述的富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂，其特征在于，所述富勒烯为c60和c70中的任一种或多种，其形状呈球型、椭球型、柱型或管状；
3.根据权利要求2所述的富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂，其特征在于，所述ru基催化剂的载体为ceo2、mgo、al2o3、lan和zrh2中的一种。
4.根据权利要求3所述的富勒烯促进的过渡金属氨合成催化剂，其特征在于，所述ru基催化剂为ru/ceo2催化剂，所述mo基催化剂为mo2ctx催化剂。
5.权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：江莉龙，王秀云，谢素原，周岩良，彭渲北，张洋瑜，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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