碱土金属铌酸盐的合成及其在钌基合成氨催化中的应用
发布时间：2021-07-02 09:01
氨是氮肥的主要来源,在化工、冶金、医药、炸药等工业上有着重要的作用。合成氨工业在国民经济中占据着非常重要的地位,2017年全球氨的生产量达15亿吨。相比于传统的铁基氨合成催化剂,钌基催化剂在低温低压下具有较高的活性,所以本论文着重于开发钌基氨合成催化剂。钌基催化剂具有结构敏感和依赖载体两大特性,其催化性能受到钌纳米晶体形貌和载体性质的影响。因此,开发一种理想的钌基催化剂载体仍是氨合成催化研究的关键。铌酸盐具有化学性质稳定、碱性强、比表面积大、形貌可控等特点,具备理想的钌基氨合成催化剂载体的理论条件。本论文采用温和的水热合成法,通过改变反应条件合成片状结构的碱土金属铌酸盐,并以铌酸盐为载体,负载钌和助剂,构建在低温低压下具有高活性和稳定性的钌基合成氨催化剂。主要研究内容和结论如下:1、碱土金属铌酸盐的合成。采用水热合成法（200℃,24h）制备五氧化二铌,改变Nb205与Sr（OH）2/Ba（OH）2的比例制备铌酸锶和铌酸钡。结果表明,当Sr:Nb大于1、水热过程中搅拌反应液可得到单一的Sr2Nb207;当Ba:Nb大于5:4时即可得到单一的Ba5Nb4O15。其中铌酸锶和铌酸钡均为片状...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１以不同形式可逆地储存丨０ｋｇ氢时的质量和密度比较（Ｋｌｅｒｋｅ，ｅｔａｌ．，２００８）??
在催化合成氨的过程中，真正起到催化作用的是钌。研宄表明合成氨反??应的律速步骤氮氮三键的解离发生在钌纳米颗粒表面的Ｂ５活性位点上，Ｂ５活??性位点（图１．３）是由５个钌原子构成：其中两个钌原子处于台阶边缘（ｓｔｅｐｅｄｇｅ），??其它三个紅原子处于Ｂ比邻下层台面（ｔｅｒｒａｃｅ）?（Ｄａｈｌ?ｅｔ?ａｌ，?１９９８；?Ｄａｈｌ?ｅｔ?ａｌ，?１９９９；??Ｄａｈｌｅｔａｌ，２０００）。因此，钌纳米颗粒上Ｂ５ｓｉｔｅ的丰度对氨合成速率有重大影响，??Ｂ５?ｓｉｔｅ的丰度取决于Ｒｕ纳米颗粒的粒径和形状。如图１．４所示，Ｊａｃｏｂｓｅｎ等指??出，钌纳米颗粒的粒径在２ｎｍ左右时，Ｂ５?ｓｉｔｅ的比例是最高的；随着钌颗粒粒??径的增加，钌边缘原子的个数快速增加，导致Ｂ５?ｓｉｔｅ的比例降低（Ｊａｃｏｂｓｅｎ?ｅｔ??ａｌ，２０００）。我们知道，氨合成速率取决于活性位点数目以及单位活性位点的转化??频率，因此，对于理想的钌基氨合成催化剂载体和助剂来说：一方面，需要改变??钌纳米颗粒的形状与粒径来增加Ｂ５?ｓｉｔｅ的丰度；另一方面
图１．４活性位点比例与钌纳米颗粒粒径关系图??体的研究??复合型的钌基氨合成催化剂的载体而言，一方面，钌价体上能够均匀的分散，以提高钌金属的利用率；另一方结构和电子分布也会受到载体的酸碱性的影响（Ｄａｈｌ?ｅｔａ；?Ｄａｈｌ?ｅｔ?ａｌ，２０００；?Ｊａｃｏｂｓｅｎ?ｅｔ?ａｌ，?２０００）。过去的大量研宄表直接影响钌催化剂的性能，碱性载体能够给钌提供电子，负载的Ｒｕ催化剂的活性越高（Ｍｕｒａｔａｅｔａｉ，Ｉ９９２）?；?（２影响到钌纳米颗粒在其表面的分散和生长，片状结构的取向生长的基底，形成扁平状的钌纳米颗粒，与圆形颗可以暴露出更多的Ｂ５ｓｋｅ?（Ｙｏｕｅｔａｌ，２００７），因此合成载体有利于提高氨合成速率。??５??
【参考文献】：
硕士论文
[1]低温低压型活性炭载钌氨合成催化剂的制备与使用[D]. 刘广臻.福州大学 2004
本文编号：3260167
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１以不同形式可逆地储存丨０ｋｇ氢时的质量和密度比较（Ｋｌｅｒｋｅ，ｅｔａｌ．，２００８）??
在催化合成氨的过程中，真正起到催化作用的是钌。研宄表明合成氨反??应的律速步骤氮氮三键的解离发生在钌纳米颗粒表面的Ｂ５活性位点上，Ｂ５活??性位点（图１．３）是由５个钌原子构成：其中两个钌原子处于台阶边缘（ｓｔｅｐｅｄｇｅ），??其它三个紅原子处于Ｂ比邻下层台面（ｔｅｒｒａｃｅ）?（Ｄａｈｌ?ｅｔ?ａｌ，?１９９８；?Ｄａｈｌ?ｅｔ?ａｌ，?１９９９；??Ｄａｈｌｅｔａｌ，２０００）。因此，钌纳米颗粒上Ｂ５ｓｉｔｅ的丰度对氨合成速率有重大影响，??Ｂ５?ｓｉｔｅ的丰度取决于Ｒｕ纳米颗粒的粒径和形状。如图１．４所示，Ｊａｃｏｂｓｅｎ等指??出，钌纳米颗粒的粒径在２ｎｍ左右时，Ｂ５?ｓｉｔｅ的比例是最高的；随着钌颗粒粒??径的增加，钌边缘原子的个数快速增加，导致Ｂ５?ｓｉｔｅ的比例降低（Ｊａｃｏｂｓｅｎ?ｅｔ??ａｌ，２０００）。我们知道，氨合成速率取决于活性位点数目以及单位活性位点的转化??频率，因此，对于理想的钌基氨合成催化剂载体和助剂来说：一方面，需要改变??钌纳米颗粒的形状与粒径来增加Ｂ５?ｓｉｔｅ的丰度；另一方面
图１．４活性位点比例与钌纳米颗粒粒径关系图??体的研究??复合型的钌基氨合成催化剂的载体而言，一方面，钌价体上能够均匀的分散，以提高钌金属的利用率；另一方结构和电子分布也会受到载体的酸碱性的影响（Ｄａｈｌ?ｅｔａ；?Ｄａｈｌ?ｅｔ?ａｌ，２０００；?Ｊａｃｏｂｓｅｎ?ｅｔ?ａｌ，?２０００）。过去的大量研宄表直接影响钌催化剂的性能，碱性载体能够给钌提供电子，负载的Ｒｕ催化剂的活性越高（Ｍｕｒａｔａｅｔａｉ，Ｉ９９２）?；?（２影响到钌纳米颗粒在其表面的分散和生长，片状结构的取向生长的基底，形成扁平状的钌纳米颗粒，与圆形颗可以暴露出更多的Ｂ５ｓｋｅ?（Ｙｏｕｅｔａｌ，２００７），因此合成载体有利于提高氨合成速率。??５??
【参考文献】：
硕士论文
[1]低温低压型活性炭载钌氨合成催化剂的制备与使用[D]. 刘广臻.福州大学 2004
本文编号：3260167
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huagong/3260167.html