氨是氮肥的主要來源,在化工、冶金、醫(yī)藥、炸藥等工業(yè)上有著重要的作用。合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟中占據(jù)著非常重要的地位,2017年全球氨的生產(chǎn)量達15億噸。相比于傳統(tǒng)的鐵基氨合成催化劑,釕基催化劑在低溫低壓下具有較高的活性,所以本論文著重于開發(fā)釕基氨合成催化劑。釕基催化劑具有結(jié)構(gòu)敏感和依賴載體兩大特性,其催化性能受到釕納米晶體形貌和載體性質(zhì)的影響。因此,開發(fā)一種理想的釕基催化劑載體仍是氨合成催化研究的關(guān)鍵。鈮酸鹽具有化學性質(zhì)穩(wěn)定、堿性強、比表面積大、形貌可控等特點,具備理想的釕基氨合成催化劑載體的理論條件。本論文采用溫和的水熱合成法,通過改變反應(yīng)條件合成片狀結(jié)構(gòu)的堿土金屬鈮酸鹽,并以鈮酸鹽為載體,負載釕和助劑,構(gòu)建在低溫低壓下具有高活性和穩(wěn)定性的釕基合成氨催化劑。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1、堿土金屬鈮酸鹽的合成。采用水熱合成法（200℃,24h）制備五氧化二鈮,改變Nb205與Sr（OH）2/Ba（OH）2的比例制備鈮酸鍶和鈮酸鋇。結(jié)果表明,當Sr:Nb大于1、水熱過程中攪拌反應(yīng)液可得到單一的Sr2Nb207;當Ba:Nb大于5:4時即可得到單一的Ba5Nb4O15。其中鈮酸鍶和鈮酸鋇均為片狀... 

【文章來源】：武漢大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１以不同形式可逆地儲存丨０ｋｇ氫時的質(zhì)量和密度比較（Ｋｌｅｒｋｅ，ｅｔａｌ．，２００８）??

在催化合成氨的過程中，真正起到催化作用的是釕。研宄表明合成氨反??應(yīng)的律速步驟氮氮三鍵的解離發(fā)生在釕納米顆粒表面的Ｂ５活性位點上，Ｂ５活??性位點（圖１．３）是由５個釕原子構(gòu)成：其中兩個釕原子處于臺階邊緣（ｓｔｅｐｅｄｇｅ），??其它三個紅原子處于Ｂ比鄰下層臺面（ｔｅｒｒａｃｅ）?（Ｄａｈｌ?ｅｔ?ａｌ，?１９９８；?Ｄａｈｌ?ｅｔ?ａｌ，?１９９９；??Ｄａｈｌｅｔａｌ，２０００）。因此，釕納米顆粒上Ｂ５ｓｉｔｅ的豐度對氨合成速率有重大影響，??Ｂ５?ｓｉｔｅ的豐度取決于Ｒｕ納米顆粒的粒徑和形狀。如圖１．４所示，Ｊａｃｏｂｓｅｎ等指??出，釕納米顆粒的粒徑在２ｎｍ左右時，Ｂ５?ｓｉｔｅ的比例是最高的；隨著釕顆粒粒??徑的增加，釕邊緣原子的個數(shù)快速增加，導致Ｂ５?ｓｉｔｅ的比例降低（Ｊａｃｏｂｓｅｎ?ｅｔ??ａｌ，２０００）。我們知道，氨合成速率取決于活性位點數(shù)目以及單位活性位點的轉(zhuǎn)化??頻率，因此，對于理想的釕基氨合成催化劑載體和助劑來說：一方面，需要改變??釕納米顆粒的形狀與粒徑來增加Ｂ５?ｓｉｔｅ的豐度；另一方面

圖１．４活性位點比例與釕納米顆粒粒徑關(guān)系圖??體的研究??復(fù)合型的釕基氨合成催化劑的載體而言，一方面，釕價體上能夠均勻的分散，以提高釕金屬的利用率；另一方結(jié)構(gòu)和電子分布也會受到載體的酸堿性的影響（Ｄａｈｌ?ｅｔａ；?Ｄａｈｌ?ｅｔ?ａｌ，２０００；?Ｊａｃｏｂｓｅｎ?ｅｔ?ａｌ，?２０００）。過去的大量研宄表直接影響釕催化劑的性能，堿性載體能夠給釕提供電子，負載的Ｒｕ催化劑的活性越高（Ｍｕｒａｔａｅｔａｉ，Ｉ９９２）?；?（２影響到釕納米顆粒在其表面的分散和生長，片狀結(jié)構(gòu)的取向生長的基底，形成扁平狀的釕納米顆粒，與圓形顆可以暴露出更多的Ｂ５ｓｋｅ?（Ｙｏｕｅｔａｌ，２００７），因此合成載體有利于提高氨合成速率。??５??

【參考文獻】：
碩士論文
[1]低溫低壓型活性炭載釕氨合成催化劑的制備與使用[D]. 劉廣臻.福州大學 2004



本文編號：3260167