专利名称：用于氨气氧化反应的催化剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一类催化氨气氧化反应的催化剂及其制备方法。
背景技术：
工业上由氨氧化制成硝酸涉及一系列平行反应和连续反应:
4NH3+502 =4NO+6H20 (1)
4NH3+402 =2N20+6H20 (2)
4NH3+302 =2N2+6H20 (3)
NH3 =N2+3H2 (4)
2NO=N2+02 (5)
2NO+02 =2N02 (6)
4NH3+6NO=5N2+6H20 (7)
过程的复杂性使得保证反应式(1)顺利进行的催化剂必须具备两个特点， 一是 对NH3的转化率要高；二是对反应式(1)具有选择催化作用，即NO的选择性要高。
氨氧化制硝酸从本世纪初工业化以来， 一直使用铂铑合金网作为催化剂，
铂网催化剂性能已相当优异，表现为有使NH3l00。/。转化；对反应式(1)有相当
高的选择性(97-98%);极快的反应速度；极好的耐高温性能和85(TC下较长(3-6 个月)的使用寿命。但缺点是该催化剂不仅非常贵，反应温度高，而且在反应 温度下，该金属表现出相当大的挥发性而逐渐损失进入气流中，虽然公知可在 下游设置捕集挥发的金属的装置从而可回收这些金属，但由于不断的挥发，催 化剂的寿命短而需频繁置换。此外，由下游的捕集器回收金属及催化剂筛网或 丝网的再生涉及相当大的流动资金分配。因而，希望提供这种贵金属催化剂的 替代物。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单，成本低，易于工业化生产的用于氨气 氧化反应的催化剂及其制备方法。
本发明的用于氨气氧化反应的催化剂，其组成通式为Lai.xSrxB03， 0<X<1， 其中B为Mn或V过渡金属元素。
用于氨气氧化反应的催化剂的制备方法，采用的是溶胶凝胶法，包括以下 步骤(1) 按催化剂组成La^SrxB03， 0<X<1，称取硝酸镧、硝酸锶和B元素 盐，混合后加入去离子水制成硝酸盐溶液，B为Mn或V过渡金属元素；
(2) 以拧檬酸为络合剂加入到硝酸盐溶液中，并用氨水调节pH值至2-10， 柠檬酸与B元素的摩尔比为1: 1 5: 1;
(3) 在50-10(TC的水浴中保温l-10h，形成凝胶，然后在100-150'C下干燥；
(4) 空气中600-800。C条件下煅烧2-6h。 本发明所制备的催化剂用于氨气氧化反应，条件如下 采用固定床反应器，常压操作，操作温度为400-600'C;操作空速为60000h"。 本发明的有益效果在于
本发明制备过程简单，所需试剂易得，反应温度低，易于工业化生产。在
40(TC的时候就有很高的催化效率，催化效率高，在600。C时达到90。/。以上的氨 气转化率，并且对NO选择性超过90%。且制得的催化剂具有较高的活性和选 择性，可望取代铂用于氨氧化制硝酸的工业。 '
图1为Lao.8Sro.2Mn03透射电镜(TEM)图2为Lao.8Sr。.2Mn03的XRD图3为Lao.sSro.2V03透射电镜(TEM)图4为Laa8Sr。.2V03的XRD图。 '
具体实施例方式
实施例1
称取0.0032mol的硝酸镧、0.0008mol的硝酸锶和0.004mol的硝酸锰，混合 后加入100ml的去离子水制成硝酸盐溶液。加入0.016mol的柠檬酸作为络合剂， 逐滴加入氨水控制溶液的pH=5值，然后在80。C的水浴中保温6h，形成凝胶； 在12(TC的烘箱中干燥2h;空气中80(TC条件下煅烧3h，得Lao.8Sro.2Mn03催化 剂。制得的Lao.8Sro.2Mn03催化剂透射电镜(TEM)照片见图1， X射线衍射图 片见图2，由图1可见，制得的Lao.8Sro.2Mn03催化剂呈网状，由图2可见，催 化剂为钙钛矿型。
取上述Lao.8Sr。.2Mn03催化剂于石英管固定床反应器(4> 12mm)中进1亍氨 气氧化反应，催化剂在石英管中所占长度为4-6厘米。
反应条件为0.5vol%NH3, 10vol%O2， N2为平衡气体，温度是400。C，空 速60000h"。 NH3的转换率为34.5%， NO的选择性为88.2%。
反应条件为0.5vol%NH3， 10vol°/。O2， N2为平衡气体，温度是50(TC，空
4速60000h"。 NH3的转换率为72.3°/。， NO的选择性为90.5%。
反应条件为0.5vol%NH3， 10vol%O2， N2为平衡气体，温度是600°C，空 速60000h—1。 NH3的转换率为94.6%, NO的选择性为95.2%。 实施例2
称取0.0032mo1的硝酸镧、0.0008mol的硝酸锶和0.004mol的偏钒酸氨，混 合后加入100ml的去离子水制成硝酸盐溶液。加入0.016mol的柠檬酸作为络合 剂，逐滴加入氨水控制溶液的PH=5值，然后在8(TC的水浴中保温6h，形成凝 胶；在12(TC的烘箱中干燥2h;空气中800。C条件下煅烧3h,可得Laa8Sro.2V03 催化剂。制得的Lao.8Sra2V03催化剂透射电镜(TEM)照片见图3， X射线衍射 图片见图4，由图3可见，制得的Laa8Sro.2V03催化剂呈网状，由图4可见，催 化剂为钙钛矿型。
取上述Lao.8Sro.2V03催化剂于石英管固定床反应器(。12mm)中进行氨气 氧化反应，催化剂在石英管中所占长度为4-6厘米。
反应条件为0.5vol%NH3， 10vol%O2, N2为平衡气体，温度是400°C，空 速60000h"。 NH3的转换率为30.7%， NO的选择性为86.5%。
应条件为0.5vol%NH3， 10vol°/。O2， N2为平衡气体，温度是500°C，空速 60000h"。 NH3的转换率为70.4%， NO的选择性为88.9%。
反应条件为0.5vol%NH3， 10vol%O2， N2为平衡气体，温度是600°C，空 速60000h"。 NH3的转换率为93.8°/。， NO的选择性为92.6%。
权利要求
1.用于氨气氧化反应的催化剂，其特征是该催化剂组成通式为La1-xSrxBO3，0＜X＜1，其中B为Mn或V过渡金属元素。
2. 根据权利要求1所述的用于氨气氧化反应的催化剂的制备方法，包插以 下步骤(1) 按催化剂组成La^Sr303， 0<X<1，称取硝酸镧、硝酸锶和B元素 盐，混合后加入去离子水制成硝酸盐溶液，B为Mn或V过渡金属元素；(2) 以柠檬酸为络合剂加入到硝酸盐溶液中，并用氨水调节pH值至2-10， 柠檬酸与B元素的摩尔比为1: 1 5: 1;(3) 在50-10(TC的水浴中保温l-10h，形成凝胶，然后在100-15(TC下干燥；(4) 空气中600-800。C条件下煅烧2-6h。
全文摘要
本发明公开的用于氨气氧化反应的催化剂，其组成通式为La<sub>1-x</sub>Sr<sub>x</sub>BO<sub>3</sub>，0＜X＜1，其中B为Mn或V过渡金属元素。采用溶胶凝胶法制备，制备过程简单，所需试剂易得，反应温度低，易于工业化生产。在400℃的时候就有很高的催化效率，催化效率高，在600℃时达到90％以上的氨气转化率，并且对NO选择性超过90％。且制得的催化剂具有较高的活性和选择性，可望取代铂用于氨氧化制硝酸的工业。
文档编号C01B21/26GK101513611SQ20091009706
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者侯田锋, 张孝彬, 杨杭生 申请人:浙江大学