[发明专利]一种用于氯化氢制氯气的整体式催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种用于氯化氢制氯气的整体式催化剂，其特征在于，该催化剂表示为RuO₂(110)/载体/FeCrAl或RuO₂(110)/载体/堇青石，由FeCrAl合金或堇青石、负载在FeCrAl或堇青石上的载体以及负载在载体上的活性组分RuO₂(110)组成，其中，活性组份RuO₂(110)占整个催化剂的1～1.3wt％，载体占整个催化剂的7～12wt％。

2.根据权利要求1所述的用于氯化氢制氯气的整体式催化剂，其特征在于，所述活性组份RuO₂(110)为(110)晶面占32～56％的RuO₂纳米粒子。

3.根据权利要求1所述的用于氯化氢制氯气的整体式催化剂，其特征在于，所述载体为SBA-15、MCM-41、金红石型TiO₂、α-Al₂O₃或硅铝分子筛，其中，硅铝分子筛的Si与Al摩尔比为10～1∶1。

4.一种用于氯化氢制氯气的整体式催化剂的制备方法，其特征在于，按照如下操作步骤进行：

(1)(110)晶面占32～56％的RuO₂纳米粒子RuO₂(110)的合成将RuCl₃·3H₂O溶于A溶液中，将其加热至140℃并滴加B溶液，其中，RuCl₃·3H₂O、A和B的摩尔比为1∶1～30∶1～10，通氮气搅拌4～7h，转入高压釜60～140℃晶化8～12h，过滤、干燥，并在200～320℃焙烧，得到(110)晶面占32～56％的RuO₂纳米单晶RuO₂(110)，所述A为乙二醇、聚乙二醇、精氨酸水或十六烷基三甲基溴化铵，所述B为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠或氢氧化钾；

(2)活性浆料的合成

将步骤(1)合成的RuO₂(110)通过湿法浸渍负载于载体，用乙醇洗涤、干燥形成RuO₂(110)含量为5～13wt％的RuO₂(110)/载体，将RuO₂(110)/载体研成粉末，加入γ-Al₂O₃溶胶和1mol·L^-1 HNO₃或HCl，其中，γ-Al₂O₃与HNO₃或HCl的摩尔比为1∶0.1～2，磁力搅拌5～8小时，制得RuO₂(110)含量为5～13wt％的活性浆料；或者将RuO₂(110)加入胶体C中搅拌，形成RuO₂(110)含量为8～16wt％的活性浆料，所述胶体C为拟薄水铝石胶、硅铝胶、TiO₂胶体的一种或者多种；

(3)FeCrAl合金的预处理

将用砂纸打磨后增加了表面粗糙度的FeCrAl合金放在1mol·L^-1NaOH溶液中超声洗涤20～40min后用水洗涤，之后浸入1mol·L^-1HCl溶液中直到有气泡出来为止，再次洗涤后于900～1100℃焙烧18～22h，自然冷却至室温；

(4)堇青石的预处理

将堇青石在1mol·L^-1HNO₃中浸泡20～50min，取出洗涤，干燥；

(5)γ-Al₂O₃过渡胶的涂覆

将预处理后的FeCrAl合金或堇青石浸入γ-Al₂O₃溶胶中，3～8分钟后垂直缓缓升起，并用空气吹走多余的溶胶，横向旋转干燥，400～500℃焙烧2h，重复该步骤3-4次，形成涂有γ-Al₂O₃过渡层的FeCrAl合金或堇青石，其中，γ-Al₂O₃过渡层占7～14wt％；

(6)整体式催化剂的制备

将涂有γ-Al₂O₃过渡层的FeCrAl合金或堇青石置于步骤(2)的活性浆料中，浸泡1-3min，以2～5cm·min^-1的速度均匀提起，吹去多余组分，旋转干燥，400～600℃焙烧2h，重复此步骤5～8次，制得RuO₂(110)含量为1～1.3wt％的RuO₂(110)/载体/FeCrAl或RuO₂(110)/载体/堇青石整体式催化剂。