[发明专利]一种室温固相反应制备的纳米铁修饰的铁基氨合成催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种利用室温固相反应制备的纳米铁修饰的铁基氨合成催化剂，以铁基氨合成催化剂为载体，在其表面进行原位室温固相反应负载纳米铁，纳米铁负载量为0.1-20 wt%，其特征在于其制备方法如下：将铁基氨合成催化剂、铁的前驱体与固体试剂均匀混合，进行研磨、球磨或搅拌，使铁的前驱体与固体试剂在铁基氨合成催化剂载体上反应，反应结束后产物经过滤、洗涤、干燥、并在空气、氮气、氩气或真空条件下热处理得到最终的纳米铁修饰的铁基氨合成催化剂；反应时加入表面活性剂和/或助催化剂，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠中的一种或几种混合物；助催化剂为碱金属，碱土金属或过渡元素中的一种或几种混合物，铁的前驱体与表面活性剂的摩尔比为0.01~10:1，助催化剂与铁的前驱体的摩尔比为1 -20：1。

2.根据权利要求1所述的利用室温固相反应制备的纳米铁修饰的铁基催化剂，其特征在于碱金属为钠、钾、铷或铯；碱土金属为钙、镁或钡；过渡金属为钒、钛和锆，助催化剂的原料为各金属的氧化物、氢氧化物、硝酸盐或碳酸盐。

3.根据权利要求1所述的利用室温固相反应制备的纳米铁修饰的铁基催化剂，其特征在于铁的前驱体为铁的硝酸盐、铁的有机金属化合物、铁的茂金属化合物、铁的草酸化合物或铁的氯化物中的一种或几种混合物，铁的前驱体与固体试剂的投料摩尔比为0.001~5：1。

4.根据权利要求1所述的利用室温固相反应制备的纳米铁修饰的铁基催化剂，其特征在于研磨、球磨或搅拌的时间为1~180min，产物采用无水乙醇、去离子水进行洗涤，并于40~160℃下干燥0.2~24h，干燥后的样品于200~800℃进行热分解处理1-10 h，使其在载体表面分解为零价金属铁或铁氧化物。

5.根据权利要求1所述的利用室温固相反应制备的纳米铁修饰的铁基催化剂，其特征在于制得的纳米铁修饰的铁基催化剂的活性评价如下：还原条件为温度100~700℃、压力0.01~15MPa、还原时间0.5~31h，测定温度在100-500℃范围内，主要测定温度点为400℃、425℃、450℃。

6.根据权利要求1所述的利用室温固相反应制备的纳米铁修饰的铁基催化剂，其特征在于固体试剂为KOH、NaOH、H₂C₂O₄·H₂O、(NH₄)₂C₂O₄、NaBH₄或 KBH₄中的一种或几种混合物。

7.根据权利要求1所述的利用室温固相反应制备的纳米铁修饰的铁基催化剂，其特征在于铁基氨合成催化剂包括四氧化三铁基氨合成催化剂、氧化亚铁基氨合成催化剂、铁氧化物的熔融混合物中的一种或几种经预还原处理的混合物。

8.一种根据权利要求1所述的利用室温固相反应制备的纳米铁修饰的铁基催化剂在合成氨工业和氨分解制氢工业中的应用。