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关键词：
钴催化剂,二氧化硅,钌助剂,费托合成
发表时间：
2012-07-12 14:57:22
Ru前驱体对Ru_MgO_CeO_2氨合成催化剂性能的影响
李玉洁 | -> | 1228| 0| 0.895272MB |前驱体,氨合成,氧化镁,二氧化铈,钌
摘要：分别以 K2RuO4, Ru(Ac)3 和 RuCl3 为 Ru 前驱体, 制备了 Ru/MgO-CeO2 催化剂, 并运用 X 射线衍射、X 射线荧光光谱, CO 吸附、N2 物理吸附和 H2 程序升温还原等技术对催化剂进行了表征, 考察了 Ru 前驱体对 Ru/MgO-CeO2 催化剂氨合成性能的影响.结果表明, Ru 前驱体对载体 MgO-CeO2 和 Ru 的还原性能、氯残留量和催化剂比表面积的影响都很大, 从而导致催化剂的氨合成性能的不同. 其中以 K2RuO4 为 Ru 前驱体制备的催化剂的载体和 Ru 容易还原, 无氯离子, 且比表面积较高, 因而催化剂活性和氨合成转换频率较高. 在 10 MPa, 425 °C, 10 000 h−1 条件下, K2RuO4, Ru(Ac)3 和 RuCl3 作前驱体制备的催化剂上氨合成转换频率比为 1.33:1.05:1.
Ru 催化剂被誉为继熔铁催化剂之后的第二代氨合成催化剂[1,2], 其中石墨化碳体系的 Ru 催化剂已在工业中得到应用, 但载体活性炭在工业氨合成条件下的甲烷化导致了 Ru 催化剂稳定性下降[3,4].研究表明, MgO 是 Ru 基氨合成催化剂中较为理想的载体[5,6]. Aika 等[7]发现在 Ru/MgO 上浸渍镧系硝酸盐溶液后, 在 315 °C, 80 kPa 的条件下所得催化剂的活性比 Ru/MgO 增加 2 倍. 镧系氧化物不仅是Ru/MgO 催化剂的助剂[7], 而且也是较好的 Ru 催化剂载体[8,9]. Saito 等[10]以 MgO-CeO2 为载体, 在有机溶剂中浸渍 Ru3(CO)12 制得 Ru/MgO-CeO2 催化剂,当 MgO 与 CeO2 摩尔比为 1:1 时, 催化剂活性比相同条件下制备的 Ru/MgO 催化剂提高近 4 倍. 但是Ru3(CO)12 价格昂贵、制备过程复杂, 不利于催化剂的工业应用.
目前 Ru 系氨合成催化剂使用的 Ru 前驱体除了 Ru3(CO)12[11,12]还有 RuCl3[13,14], 但后者残留的 Cl−是氨合成反应的毒物[15]. Murata 等[16]研究以 RuCl3为 Ru 前驱体的 Ru/Al2O3 催化剂时发现, 残留的 C1−强烈地抑制了催化剂氨合成的活性. Rossetti 等[17]以活性炭 (AC) 为载体, K2RuO4 为前驱体, Ru 负载量为1.9%, 研究发现, 在 430 °C, 10 MPa, 30 000 h−1 条件下, 其出口氨浓度为 12.4%, 比以 RuCl3 为前驱体催化剂活性高. 本文采用金属 Ru 粉, KOH, KNO3 合成
了一种无 Cl 的 K2RuO4, 以该 K2RuO4, RuCl3 和Ru(Ac)3 等三种廉价盐分别制备了 Ru/MgO-CeO2 催
化剂, 比较了它们的氨合成性能, 讨论了 Ru 前驱体对催化剂性能的影响.
目前 Ru 系氨合成催化剂使用的 Ru 前驱体除了 Ru3(CO)12[11,12]还有 RuCl3[13,14], 但后者残留的 Cl−是氨合成反应的毒物[15]. Murata 等[16]研究以 RuCl3为 Ru 前驱体的 Ru/Al2O3 催化剂时发现, 残留的 C1−强烈地抑制了催化剂氨合成的活性. Rossetti 等[17]以活性炭 (AC) 为载体, K2RuO4 为前驱体, Ru 负载量为1.9%, 研究发现, 在 430 °C, 10 MPa, 30 000 h−1 条件下, 其出口氨浓度为 12.4%, 比以 RuCl3 为前驱体催化剂活性高. 本文采用金属 Ru 粉, KOH, KNO3 合成
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