[发明专利]一种钌系氨合成催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种钌系氨合成催化剂，其特征在于，包括核壳结构Ru-Ba-A，所述核壳结构Ru-Ba-A包括作为内核的钌纳米粒子及依次包裹于所述内核上的第一外壳和第二外壳，所述第一外壳为钡纳米粒子，所述第二外壳为金属氧化物；

载体为石墨化活性炭载体；电子助剂为碱金属的氧化物；

所述钌系氨合成催化剂为Ru-Ba-A-L/GC，其中，Ru为钌纳米粒子，Ba为钡纳米粒子，A为金属氧化物，L为电子助剂，GC为石墨化活性炭载体，L/GC为复合载体；

所述金属氧化物为氧化钡或者氧化钡和氧化物MO_X的混合物，其中M为除钡外的金属，X为1-2；

所述氧化物MO_X为ZrO₂、TiO₂、MgO、ZnO、CeO₂、Al₂O₃、La₂O₃和Sm₂O₃中的至少一种；

所述钌系氨合成催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将载体浸渍于钌的前驱体、金属的可溶性盐及电子助剂的可溶性盐的混合水溶液中，浸渍结束后，取出浸渍后的载体；

在还原气氛下，对浸渍后的载体依次进行烘干和焙烧，制得所述钌系氨合成催化剂。

2.根据权利要求1所述钌系氨合成催化剂，其特征在于，还包括复合载体，所述复合载体包括载体及分散于载体表面的电子助剂，且所述复合载体上负载所述核壳结构Ru-Ba-A。

3.根据权利要求2所述钌系氨合成催化剂，其特征在于，以所述载体的质量计，所述钌纳米粒子的含量为3-5wt%，所述钡纳米粒子和金属氧化物中金属离子的含量为3-20wt%，所述电子助剂中金属离子的含量为3-10wt%。

4.根据权利要求3所述钌系氨合成催化剂，其特征在于，优选地，所述电子助剂为K₂O。

5.根据权利要求4所述钌系氨合成催化剂，其特征在于，所述内核的平均直径为2-5nm，所述第一外壳和第二外壳的总的平均厚度为1-2nm；

所述石墨化活性炭载体的比表面积为800-1500m²/g，孔容为0.4-0.8cm³/g。

6.根据权利要求1所述的钌系氨合成催化剂，其特征在于，所述浸渍为等体积浸渍，所述等体积浸渍的温度为20-60℃。

7.根据权利要求6所述的钌系氨合成催化剂，其特征在于，所述烘干的温度为110-120℃；

所述焙烧为将浸渍后烘干的载体以2-10℃/h升温速率从110-120℃升温至500-900℃，并于500-900℃下焙烧。

8.根据权利要求7所述钌系氨合成催化剂，其特征在于，所述焙烧的时间为2-60h。

9.根据权利要求1所述钌系氨合成催化剂，其特征在于，所述还原气氛为煤制气气氛，所述煤制气气氛中CO和CO₂的浓度为5-20ppm。

10.根据权利要求1所述钌系氨合成催化剂，其特征在于，所述混合水溶液的pH值为0-2。

11.根据权利要求1-10中任一项所述钌系氨合成催化剂，其特征在于，每100g所述混合水溶液中含有钌离子1-4g，钌离子与金属的可溶性盐及电子助剂的可溶性盐中金属离子的质量比为1:1.2-1:10。

12.根据权利要求1-10中任一项所述钌系氨合成催化剂，其特征在于，所述浸渍之后，烘干之前，还包括陈化步骤；所述陈化步骤的温度为20-30℃，时间为2-12h。