高比表面積碳化硅的合成及在氨合成反應(yīng)的應(yīng)用.pdf

1、碳化硅(SiC)具有熱穩(wěn)定性高、導(dǎo)熱性能好及機(jī)械強(qiáng)度高的特點，在陶瓷、金屬復(fù)合材料、半導(dǎo)體材料及耐磨材料中有著用廣泛的應(yīng)用。而高比表面積的碳化硅在催化領(lǐng)域中被認(rèn)為是一種很有前景的催化劑載體，在許多催化反應(yīng)中已經(jīng)顯示出優(yōu)越性，因此合成出高比表面積碳化硅有著重要研究的意義。本研究以蔗糖為碳源，正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，草酸為TEOS水解的催化劑采用溶膠凝膠法制備碳化硅前體，通過惰性氣氛和動力真空的碳熱還原方法合成一系列高比表面積碳化硅。

2、用XRD、IR、SEM、TEM和低溫N<,2>吸附-脫附等手段對合成的樣品進(jìn)行表征，篩選出適合于氨合成反應(yīng)的高比表面積碳化硅作為催化劑載體，制備一系列釕催化劑，并在一定的溫度和壓力條件下考察了制備的釕催化劑在氨合成反應(yīng)中的活性。取得了以下有意義的研究結(jié)果： 1．在碳化硅前驅(qū)體的制備中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)水/TEOS物質(zhì)的量比為7.5或加入鎳鹽催化劑均能減少凝膠形成所需的時間。 2．惰性氣氛下碳熱還原法的研究表明：未添加鎳催化劑的前驅(qū)

3、體碳熱還原生成碳化硅的溫度為1600℃，其比表面積可達(dá)140 m<'2>/g以上，孔徑較為集中；前驅(qū)體中加入鎳催化劑后還原溫度降低，但比表面積略下降，孔徑分布趨于寬化。當(dāng)鎳硅物質(zhì)的量比大于0.007時，碳熱還原溫度不再有明顯地下降，生成的碳化硅晶粒尺寸增大，比表面積降低。 3．利用動力真空碳熱還原合成碳化硅的研究中，首次以反應(yīng)過程爐內(nèi)氣壓隨反應(yīng)溫度的變化規(guī)律，提出了一種可直接確定合成碳化硅所需最低溫度的新研究方法，發(fā)現(xiàn)無鎳催化劑

4、的前驅(qū)體轉(zhuǎn)化生成碳化硅的溫度比在惰性氣氛中合成碳化硅降低了450℃。并將此方法應(yīng)用于研究鎳催化劑體系的前驅(qū)體轉(zhuǎn)化成碳化硅所需最低反應(yīng)溫度。發(fā)現(xiàn)添加鎳鹽可使其轉(zhuǎn)化溫度有較大幅度降低，當(dāng)鎳硅物質(zhì)的量比為0.06時，其反應(yīng)溫度下降至850℃，但碳化硅比表面積卻呈下降的趨勢。若再提高鎳的含量，碳熱還原溫度不再有明顯的降低。 4．將合成的高比表面積碳化硅應(yīng)剛于氨合成反應(yīng)中，結(jié)果顯示：鎳硅物質(zhì)的量比為0.005制備的前驅(qū)體，在惰性氣氛條件下

5、制備的顆粒狀碳化硅作為載體比其它類型的碳化硅在氨合成釕催化劑上的應(yīng)用更為合適。當(dāng)釘負(fù)載量為1～4 wt％時，隨釘含量的增加活性大幅度提高；當(dāng)釕負(fù)載量為4～8 wt％時，釕含量的增加活性提高不明顯。釕催化劑中加入鋇鉀雙助劑能有較地提高催化活性，當(dāng)催化劑中釕負(fù)載量為4 wt％，助劑鉀和鋇的添加量分別為8 wt％和4 wt％時，在475℃，10.0 Mpa和10 000 h<'-1>的條件下出口氨濃度達(dá)11.35％。在此條件下對催化劑進(jìn)行20