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钌基和铁基催化剂上氨合成催化反应的氘反同位素效应

林敬东 , 廖代伟 , 张鸿斌 , 万惠霖 , 蔡启瑞

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2010.91210

氘反同位素效应是合理阐明过渡金属催化剂上氨合成催化反应机理的重要实验依据之一.在N_2/H_2(或D_2)体积比1/3,0.2MPa,633~733K和GHSV=24 000或12 000h~(-1)的条件下,检测到了Ru基(纯Ru,Ru/γ-Al_2O_3,K-Ru/γ-Al_2O_3,Ru/MgO,K-Ru/MgO和Ba-Ru/MgO)和Fe基(纯Fe和A110-3)催化剂上强的氘反同位素效应(r_D/r_H)≈2),其数值随催化剂和反应温度的变化而变化.这可能是动力学同位素效应与热力学同位素效应二者相互强竞争的结果.

关键词: 合成氨 , 氘反同位素效应 , 钌基催化剂 , 铁基催化剂 , 氢助解离 , 解离式机理 , 缔合式机理

Mg促进的Ru-Ba/AC高效氨合成催化剂

倪军 , 王榕 , 孔繁华 , 张天釜 , 林建新 , 林炳裕 , 魏可镁

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(10)60179-9

通过X射线衍射、CO化学吸附、X射线光电子能谱和氨合成活性测试等手段,研究了Mg助剂对Ru/AC催化剂组分分布和活性的影响.结果显示,适量Mg的添加有利于Ba和金属Ru粒子在活性炭表面的均匀分布,从而提高了催化剂活性.

关键词: , 活性炭 , , , 氨合成

沉淀方法对Ru/CeO_2氨合成催化剂催化性能的影响

罗小军 , 王榕 , 林建新 , 魏可镁

催化学报

采用沉淀法制备了Ru/CeO_2氨合成催化剂,并运用N_2物理吸附、X射线衍射、X射线荧光光谱、CO吸附和H2程序升温还原等技术对其进行了表征,考察了沉淀时反应液的并流、反加、正加以及沉积一沉淀对所制备的Ru/CeO_2催化剂氨合成性能的影响.结果表明,不同制备方法所得到的催化剂,其氯残留量和载体的还原性能都存在明显的差别,最终影响了催化剂的氨合成活性,其中采用正加法制备的催化剂上氯残留量少,载体易还原,因而催化活性最高,在10MPa,10 000h~(-1),450℃反应时,NH_3浓度达到11.9%.

关键词: 沉淀方法 , 氨合成 , 二氧化铈 , , 共沉淀 , 沉积-沉淀

氯化钌氨作前驱体制备高活性的氨合成催化剂

倪军 , 王榕 , 林建新 , 魏可镁

催化学报

以氯化钌和水合肼反应制备了新型的氧化钌氨前驱体Ru(NH3)5Cl3.透射电镜和CO化学吸附结果表明,由Ru(NH3)5Cl3前驱体制备的活性炭(AC)负载的RuN/AC催化剂中.钌纳米粒子分散度高,粒径分布均匀.与以氯化钌为前驱体制备的Ru/AC催化剂相比,RuN/AC催化剂具有更高的氨合成活性,在10 MPa和10 000 h-1条件下活性增幅超过10%.

关键词: 氯化钌氨 , 前驱体 , , 负载型催化剂 , 氨合成

制备方法对掺钡纳米氧化镁负载钌催化剂氨合成性能的影响

霍超 , 张学辉 , 夏庆华 , 杨霞珍 , 骆燕 , 刘化章

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2010.91028

采用普通浸渍法(CI)、超声-包覆法(UC)和超声-静电吸附法(UEA)制备了Ru/Ba-MgO氨合成催化剂,并运用高分辨透射电镜、场发射扫描电镜、X射线粉末衍射、N_2的物理吸附、H_2脉冲化学吸附及程序升温还原等手段对催化剂进行了表征.结果表明,在UEA样品中,Ba以静电吸附形式均匀地掺入MgO载体中,因而不仅极大地改善了载体表面形貌,而且有效地控制了Ru晶粒大小,其平均粒径在2~3nm.该样品中,BaCO_3起始分解温度较低,低温BaCO_3含量较高,因而还原性能较佳.在10MPa,10000h~(-1)和425℃条件下,UEA法制得的Ru基催化剂上氨合成反应速率达到60.42mmol/(g·h),分别是CI法和UC法的1.9和1.1倍.

关键词: , 纳米氧化镁 , 超声-包覆法 , 超声-静电吸附法 , 钌基催化剂 , 氨合成

碱土金属对锆基钙钛矿材料负载钌催化剂氨合成性能的影响

王自庆 , 马运翠 , 林建新 , 王榕 , 魏可镁

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2013.20744

采用柠檬酸络合法制备了含Ca,Sr和Ba的锆基钙钛矿材料,负载Ru后用于催化氨合成反应;研究了碱土金属对催化剂织构性能和载体材料表面碱性的影响,并与催化剂活性相关联.同时,采用程序升温脱附技术对催化剂表面H2脱附性能进行了表征.结果显示,碱土金属对催化剂活性的促进顺序为Ba>Sr>Ca.研究发现,不同锆基碱土金属钙钛矿材料表面均具有较强的碱性位,碱土金属的加入影响了载体碱性强度以及金属-载体的相互作用,其中BaZrO3可有效抑制H2的吸附.因此,Ru/BaZrO3催化剂表现出优异的氨合成活性.

关键词: 碱土金属 , 钙钛矿 , , 钌催化剂 , 氨合成

La0.9Ba0.1Er0.85 Mg0.15O3-α的质子导电性及其在常压合成氨中的应用

杨青 , 郭颖欣 , 刘宝信 , 马桂林

功能材料

采用微乳液法合成了La0.9Ba0.1Er0.85 Mg0.15O3-α固体电解质材料的共沉淀前躯体,通过初烧和烧结制得致密的La0.9Ba0.1Er0.85 Mg0.15O3-α陶瓷样品.XRD分析结果表明该样品已形成了单一的LaErO3钙钛矿斜方相结构.采用交流阻抗谱、氢浓差电池及氢的电化学透过等电化学方法研究了样品在500~1000℃下氢气气氛中的导电性质.结果表明,该样品在此条件下具有良好的质子导电性能.以该陶瓷样品为固体电解质,成功地进行了常压合成氨试验,氨的最高产率为1.2×10-9mol/(s·cm2).

关键词: LaErO3 , 质子导体 , 微乳液法 , 合成氨

铈酸钡和钇掺杂的铈酸钡复合氧化物的制备及其在钌基氨合成催化剂中的应用

杨晓龙 , 夏春谷 , 熊绪茂 , 慕新元 , 胡斌

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(09)60055-3

采用柠檬酸法合成了BaCeO_3和掺杂Y~(3+)的BaCe_(0.9)Y_(0.9)O_(3-δ)复合氧化物,以Ru_3(CO)_(12)为前体,利用浸渍法制备了Ru/BaCeO_3和Ru/BaCe_(0.9)Y_(0.1)O_(3-δ)催化剂.通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜技术对样品进行了表征,并在固定床反应器中考察了催化剂的氨合成反应活性.结果表明,载体BaCeO_3的稳定性优于BaCe_(0.9)Y_(0.1)O_(3-δ),但Ru/BaCe_(0.9)Y_(0.1)O_(3-δ)催化剂的氨合成活性明显高于Ru/BaCeO_3,在3.0MPa,15 000h~(-1),425℃反应时,Ru/BaCe_(0.9)Y_(0.1)O_(3-δ)催化剂上氨合成反应速率达到432.5ml/(g·h),是Ru/BaCeO_3催化剂的1.6倍.这种活性和稳定性的显著差异来自载体中Ce~(4+)与Ru纳米粒子间的电子作用.

关键词: 氨合成 , , 铈酸钡 , , 钙钛矿型氧化物 , 电子作用

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