[发明专利]一种适用于化学链合成氨的负载型钼基载氮体及其制备方法

说明书

本发明涉及载氮体制备技术领域，尤其涉及一种适用于化学链合成氨的负载型钼基载氮体及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：将六次亚甲基四胺、钼酸盐、氨水、ZSM‑5分子筛混合，抽滤后得到白色沉淀物；将白色沉淀物干燥后，研磨，得到负载型前驱体；将负载型前驱体在保护气氛条件下热解，冷却，得到适用于化学链合成氨的负载型钼基载氮体。本发明制备的负载型钼基载氮体适用于化学链合成氨，具有制备方法简单、制备温度低、固氮‑释氮反应所需温度低、晶格氮利用率高、循环稳定性好、产氨速率高等特点。

技术领域

本发明涉及载氮体制备技术领域，尤其涉及一种适用于化学链合成氨的负载型钼基载氮体及其制备方法。

背景技术

氨不仅能够作为化肥的原料，而且可以作为良好的能源载体。鉴于传统的H-B工艺操作条件恶劣、CO₂排放量大，平衡转化率仅为15～20％等问题，寻找“温和”条件下合成氨的方法显得尤为迫切。化学链合成氨作为新型、环保的低压合成氨技术，受到研究者的青睐。它是指将合成氨的反应解耦为多步反应，通过载氮体的消耗与再生完成化学链循环。而作为化学链合成氨的关键，载氮体在循环过程中起到了传递氮物种及能量的作用。按照载氮体的成键方式载氮体可分为：离子型载氮体、共价型载氮体及过渡金属载氮体。

离子型载氮体具有易制备的特点，如众所周知的Li、Mg等，而Li更是在常压、常温下便可以生成相应的氮化物。虽然很容易制备，但在后续的步骤中却很难再生，需要通过热电耦合的方式才能完成循环。

共价型载氮体如AlN制备过程更是需要炭还原剂来使之再生。温度高达1700℃，过高的温度会使载氮体形成烧结，不便于气固接触从而影响氨的产率。为此也有一些人针对此做了一些改进，如加入催化剂、改变炭物种等方法。虽然取得了一定的成效，但反应温度过高依然是阻止该技术走向工业化的一大障碍。

过渡金属载氮体有着丰富可变的价态，可形成对应的氧化物/氮化物。有研究表明Mn、Mo、Cr等均可以作为载氮体。但Mn和Cr制备载氮体需在1000℃的高温条件下完成再生，且氮化时间长，不利于实际应用。因此，探寻温和条件下制备载氮体的方法显得尤为重要。

目前关于氮化钼的制备和应用的专利已有很多，如CN105719843公开了一种氮化钼/氮化钛纳米管阵列复合材料的制备方法及其应用。该专利通过阳极氧化及煅烧法、电化学沉积法制备氧化钼/二氧化钛纳米管阵列复合材料，然后通过高温氮化法制备氮化钼/氮化钛纳米管阵列复合材料，并将该复合材料应用于超级电容器电极的电化学储能。CN107456988B公开了一种负载型的氮化钼催化剂用于愈创木酚加氢脱氧反应。该专利通过对介孔碳进行预处理并浸渍在钼酸铵溶液中再进行高温氮化得到氮化钼催化剂。CN105671496B公开了一种氮化钼/氮硼钛纳米复合多层涂层应用于机械加工行业。以上专利中涉及的氮化钼制备方法均为高温氮化法，需要结合复杂的升温程序及较高的温度才能制备出性能优异的催化剂。CN201810759990公开了一种适用于煤化学链制氨过程中的催化载氮体及其制备方法，其载氮体以氧化钛为载体。

因此，如何提供一种低温热解制备负载型钼基载氮体及其制备方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于化学链合成氨的负载型钼基载氮体及其制备方法，以解决现有技术存在的缺陷。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种适用于化学链合成氨的负载型钼基载氮体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将六次亚甲基四胺、钼酸盐、氨水、ZSM-5分子筛混合后进行抽滤，得到白色沉淀物；

(2)将白色沉淀物顺次进行干燥、研磨，得到负载型前驱体；

(3)将负载型前驱体在保护气氛下进行热解，得到适用于化学链合成氨的负载型钼基载氮体。