本發(fā)明涉及氨合成催化劑領(lǐng)域，尤其是以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
氨合成工業(yè)一直是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，氨合成催化劑的設(shè)計(jì)和研究一直也是催化化學(xué)研究的熱點(diǎn)課題。1992年11月，由英國(guó)BP公司和美國(guó)的Kellogg公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功石墨化活性炭負(fù)載釕基氨合成催化劑及其工藝流程（KAAP），并在加拿大Ocelot氨合成廠首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。相比于傳統(tǒng)的鐵基催化劑，釕的活性更高。在建設(shè)環(huán)境友好型和資源節(jié)約型社會(huì)的浪潮中，釕基氨合成催化劑更具有優(yōu)勢(shì)。在研究新產(chǎn)品的時(shí)候，可以通過(guò)較低的成本，獲得性價(jià)比更高的產(chǎn)物；其次，通過(guò)運(yùn)用釕基催化劑，能夠在實(shí)際應(yīng)用中，創(chuàng)造更大的社會(huì)效益，例如降低污染、提高化工效益等等。
近年來(lái)炭材料的發(fā)展，派生出很多新型的復(fù)合炭材料，對(duì)于炭材料的表面的修飾和改性研究也在穩(wěn)步地向前，其中氮摻雜炭材料已經(jīng)在電化學(xué)、傳感器等領(lǐng)域嶄露頭角，專利號(hào)為CN104785255A的專利報(bào)道了一種以尿素為氮源的釕系氨合成催化劑，其制備的比表面積較低，其活性也沒(méi)有本發(fā)明的活性高；其次該方法制備的氮具有形態(tài)不確定，官能團(tuán)不可控等缺點(diǎn)。專利號(hào)為CN104860312A的專利報(bào)道了一種可控褶皺的氮摻雜褶皺石墨烯的制備方法；專利號(hào)為CN104891473A的專利報(bào)道了一種通過(guò)將糖類化合物、高聚物、含氮化合物和有機(jī)溶劑焙燒得到氮摻雜炭材料的方法；專利號(hào)為CN104817062A的專利報(bào)道了一種焙燒混合有機(jī)物制備二維氮摻雜石墨烯的方法。上述方法的共同點(diǎn)是利用有機(jī)的氮源和炭源焙燒得到氮摻雜炭材料，制備不易，沒(méi)有良好的孔結(jié)構(gòu)，比表面積小，不具有作為良好釕基氨合成催化劑載體的特點(diǎn)，本發(fā)明公布的一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑綜合了其他制備方法的優(yōu)點(diǎn)，在成型的石墨化活性炭表面直接原位引入氮官能團(tuán)，不僅是在制備氮摻雜活性炭領(lǐng)域的創(chuàng)新，也為負(fù)載型釕基催化劑的載體的工業(yè)應(yīng)用提供了可能，其摻氮量可控，活性和穩(wěn)定性俱佳。在測(cè)試中我們還發(fā)現(xiàn)氮摻雜活性炭負(fù)載的釕基氨合成催化劑表面金屬粒子的粒徑較普通活性炭的大，而氮的形態(tài)會(huì)調(diào)控金屬粒子的大小。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種制備方法簡(jiǎn)便、活性高、穩(wěn)定性好、在氨合成領(lǐng)域具有良好的工業(yè)化前景的以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑，所述的氮摻雜活性炭的氮源前驅(qū)體為三聚氰胺，摻氮量為0.72%～7.61%，其中氮源的主要組份及含量為：石墨氮1～15%，吡啶氮25%～35%，吡咯氮55%～70%。
一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑的制備方法，其包括以下步驟：
（1）活性炭的預(yù)處理：將活性炭在惰性氣氛和2050～2150℃的溫度條件下進(jìn)行石墨化處理，再對(duì)石墨化處理后的活性炭依次進(jìn)行擴(kuò)孔、破碎、篩網(wǎng)過(guò)篩、洗滌和干燥；
（2）氮摻雜活性炭的制備：將上述處理后的活性炭和三聚氰胺以1：1～5的質(zhì)量比進(jìn)行混合，再按1～35ml/g的液固比將活性炭和三聚氰胺的混合物與無(wú)水乙醇進(jìn)行磁力攪拌混合，并于恒溫水浴加熱回流3～20h，處理完畢后，再將混合物置于95～105℃的干燥箱中干燥處理11～13h，干燥處理完畢后，將剩余的固體混合物放入管式爐內(nèi)，并通入保護(hù)氣體，在保護(hù)氣體的惰性氣氛下，將管式爐的溫度升至550～900℃進(jìn)行焙燒2～5h，焙燒完畢后，將管式爐溫度冷卻至室溫，即可制得氮摻雜活性炭；
（3）浸漬前驅(qū)體溶液的制備：將硝酸釕、硝酸鋇和硝酸鉀加入到去離子水中進(jìn)行磁力攪拌溶解，待溶質(zhì)全部溶解后，將溶液的pH調(diào)節(jié)至0～1；
（4）催化劑的制備：將步驟（2）制得的氮摻雜活性炭和步驟（3）制得溶液進(jìn)行等體積浸漬，浸漬時(shí)間為5～10min，浸漬完畢后，烘干10～25min，即可制得氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑。
進(jìn)一步，所述步驟（1）的篩網(wǎng)目數(shù)為12～16目。
進(jìn)一步，所述步驟（2）中的恒溫水浴的溫度為50～65℃。
進(jìn)一步，所述步驟（2）中的恒溫水浴的回流時(shí)間為3～15h。
進(jìn)一步，所述步驟（2）的保護(hù)氣體為氬氣、氮?dú)?、氨氣中的一種以上氣體混合構(gòu)成，氣體流速為30～100ml/min。
進(jìn)一步，所述的步驟（2）中管式爐升溫至550～900℃過(guò)程中的升溫速率為2～5℃/min。
進(jìn)一步，所述步驟（2）所得到的氮摻雜活性炭的比表面積為450～800m2/g。
進(jìn)一步，所述步驟（3）中硝酸釕、硝酸鋇和硝酸鉀以釕：鋇：鉀的質(zhì)量比為2：5：4的比例進(jìn)行加入到去離子水中進(jìn)行攪拌溶解。
進(jìn)一步，所述的步驟（4）中將步驟（2）制得的氮摻雜活性炭和步驟（3）制得溶液進(jìn)行等體積浸漬的次數(shù)為3～10次，每次浸漬時(shí)間為5～10min，浸漬完畢后，利用紅外燈進(jìn)行照射烘干10～25min。
采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：
（1）本發(fā)明利用管式爐焙燒得到石墨化程度高的氮摻雜活性炭來(lái)作為催化劑載體，其炭片層薄，氮摻雜量和氮形態(tài)種類可控，用于制備釕基氨合成催化劑時(shí)，能提高催化劑的活性和穩(wěn)定性；
（2）本發(fā)明公開(kāi)的氮摻雜活性炭載體的制備方法操作簡(jiǎn)便、損失率低，使制備過(guò)程中的各物料利用達(dá)到最大化，節(jié)約制備成本；
（3）根據(jù)本發(fā)明方法制備的氮摻雜活性炭，通過(guò)引入電負(fù)性更強(qiáng)的氮元素，增強(qiáng)了活性炭的堿性，改變載體表面的電子密度和結(jié)構(gòu)，能夠有效的調(diào)節(jié)活性金屬釕粒子大小，以其為載體的催化劑相比于普通活性炭載體和其他活性金屬助劑的前驅(qū)體，活性和穩(wěn)定性都有較大提高；
（4）利用浸漬法將活性組分的前驅(qū)體溶液負(fù)載在氮摻雜的活性炭上，并通過(guò)控制浸漬次數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)活性組分的負(fù)載量，這種方法實(shí)施簡(jiǎn)單，便于推廣應(yīng)用，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑，所述的氮摻雜活性炭的氮源前驅(qū)體為三聚氰胺，摻氮量為0.72%～7.61%，其中氮源的主要組份及含量為：石墨氮1～15%，吡啶氮25%～35%，吡咯氮55%～70%。
一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑的制備方法，其包括以下步驟：
（1）活性炭的預(yù)處理：將活性炭在惰性氣氛和2050～2150℃的溫度條件下進(jìn)行石墨化處理，再對(duì)石墨化處理后的活性炭依次進(jìn)行擴(kuò)孔、破碎、篩網(wǎng)過(guò)篩、洗滌和干燥；
（2）氮摻雜活性炭的制備：將上述處理后的活性炭和三聚氰胺以1：1～5的質(zhì)量比進(jìn)行混合，再按1～35ml/g的液固比將活性炭和三聚氰胺的混合物與無(wú)水乙醇進(jìn)行磁力攪拌混合，并于恒溫水浴加熱回流3～20h，處理完畢后，再將混合物置于95～105℃的干燥箱中干燥處理11～13h，干燥處理完畢后，將剩余的固體混合物放入管式爐內(nèi)，并通入保護(hù)氣體，在保護(hù)氣體的惰性氣氛下，將管式爐的溫度升至550～900℃進(jìn)行焙燒2～5h，焙燒完畢后，將管式爐溫度冷卻至室溫，即可制得氮摻雜活性炭；
（3）浸漬前驅(qū)體溶液的制備：將硝酸釕、硝酸鋇和硝酸鉀加入到去離子水中進(jìn)行磁力攪拌溶解，待溶質(zhì)全部溶解后，將溶液的pH調(diào)節(jié)至0～1；
（4）催化劑的制備：將步驟（2）制得的氮摻雜活性炭和步驟（3）制得溶液進(jìn)行等體積浸漬，浸漬時(shí)間為5～10min，浸漬完畢后，烘干10～25min，即可制得氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑。
進(jìn)一步，所述步驟（1）的篩網(wǎng)目數(shù)為12～16目。
進(jìn)一步，所述步驟（2）中的恒溫水浴的溫度為50～65℃。
進(jìn)一步，所述步驟（2）中的恒溫水浴的回流時(shí)間為3～15h。
進(jìn)一步，所述步驟（2）的保護(hù)氣體為氬氣、氮?dú)?、氨氣中的一種以上氣體混合構(gòu)成，氣體流速為30～100ml/min。
進(jìn)一步，所述的步驟（2）中管式爐升溫至550～900℃過(guò)程中的升溫速率為2～5℃/min。
進(jìn)一步，所述步驟（2）所得到的氮摻雜活性炭的比表面積為500～800m2/g。
進(jìn)一步，所述步驟（3）中硝酸釕、硝酸鋇和硝酸鉀以釕：鋇：鉀的質(zhì)量比為2：5：4的比例進(jìn)行加入到去離子水中進(jìn)行攪拌溶解。
進(jìn)一步，所述的步驟（4）中將步驟（2）制得的氮摻雜活性炭和步驟（3）制得溶液進(jìn)行等體積浸漬的次數(shù)為3～10次，每次浸漬時(shí)間為5～10min，浸漬完畢后，利用紅外燈進(jìn)行照射烘干10～25min。
實(shí)施例1
一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑的制備方法，其包括以下步驟：
（1）活性炭的預(yù)處理：取10g活性炭在惰性氣氛和2100℃的溫度下進(jìn)行石墨化處理，再對(duì)活性炭進(jìn)行擴(kuò)孔處理，并將擴(kuò)孔后的活性炭進(jìn)行破碎，經(jīng)14目數(shù)的篩網(wǎng)過(guò)篩后再洗滌和干燥；
（2）氮摻雜活性炭的制備：取4g上述處理后的活性炭和10g三聚氰胺進(jìn)行混合，再按18ml/g的液固比將活性炭和三聚氰胺的混合物與無(wú)水乙醇進(jìn)行磁力攪拌混合，并于60℃恒溫水浴加熱回流10h，處理完畢后，再將混合物置于100℃的干燥箱中干燥處理12h，干燥處理完畢后，將剩余的固體混合物放入管式爐內(nèi)，并以65ml/min的流速通入氮?dú)猓诘獨(dú)鈿夥障?，將管式爐的溫度以3℃/min的升溫速率升至800℃并進(jìn)行焙燒3.5h，焙燒完畢后，將管式爐溫度冷卻至室溫，即可制得氮摻雜活性炭，所述的氮摻雜活性炭的比表面積為800m2/g；
（3）浸漬前驅(qū)體溶液的制備：將硝酸釕、硝酸鋇和硝酸鉀以釕：鋇：鉀的質(zhì)量比為2：5：4的比例加入到去離子水中進(jìn)行磁力攪拌溶解，待溶質(zhì)全部溶解后，將溶液的pH調(diào)節(jié)至0；
（4）催化劑的制備：將步驟（2）制得的氮摻雜活性炭和步驟（3）制得溶液進(jìn)行等體積浸漬7次，每次浸漬時(shí)間為5min，浸漬完畢后，利用紅外燈進(jìn)行照射烘干15min，即可制得氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑，其中活性炭的摻氮量為3.61%，其中含石墨氮14.5%，吡啶氮24.9%，吡咯氮60.6%。
性能測(cè)試
將制得的以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑置于合成氨反應(yīng)器中作為催化劑，在H2：N2=3：1，反應(yīng)溫度為400℃，空速為10000h-1，壓力為10Mpa的條件下進(jìn)行氨合成，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度達(dá)到20.8%，將反應(yīng)溫度提升至500℃，壓力為10Mpa合成20h后，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度為20.7%。
實(shí)施例2
一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑的制備方法，其包括以下步驟：
（1）活性炭的預(yù)處理：取10g活性炭在惰性氣氛和2100℃的溫度條件下進(jìn)行石墨化處理，再對(duì)活性炭進(jìn)行擴(kuò)孔處理，并將擴(kuò)孔后的活性炭進(jìn)行破碎，經(jīng)14目數(shù)的篩網(wǎng)過(guò)篩后再洗滌和干燥；
（2）氮摻雜活性炭的制備：取4g上述處理后的活性炭和10g三聚氰胺進(jìn)行混合，再按18ml/g的液固比將活性炭和三聚氰胺的混合物與無(wú)水乙醇進(jìn)行磁力攪拌混合，并于65℃恒溫水浴加熱回流10h，處理完畢后，再將混合物置于100℃的干燥箱中干燥處理12h，干燥處理完畢后，將剩余的固體混合物放入管式爐內(nèi)，并以65ml/min的流速通入氮?dú)?，在氮?dú)鈿夥障?，將管式爐的溫度以3℃/min的升溫速率升至700℃并進(jìn)行焙燒3.5h，焙燒完畢后，將管式爐溫度冷卻至室溫，即可制得氮摻雜活性炭，所述的氮摻雜活性炭的比表面積為614m2/g；
（3）浸漬前驅(qū)體溶液的制備：將硝酸釕、硝酸鋇和硝酸鉀以釕：鋇：鉀的質(zhì)量比為2：5：4的比例加入到去離子水中進(jìn)行磁力攪拌溶解，待溶質(zhì)全部溶解后，將溶液的pH調(diào)節(jié)至0；
（4）催化劑的制備：將步驟（2）制得的氮摻雜活性炭和步驟（3）制得溶液進(jìn)行等體積浸漬7次，每次浸漬時(shí)間為5min，浸漬完畢后，利用紅外燈進(jìn)行照射烘干15min，即可制得氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑，其中活性炭的摻氮量為3.8%，其中含石墨氮9.4%，吡啶氮28.1%，吡咯氮62.5%。
性能測(cè)試
將制得的以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑置于合成氨反應(yīng)器中作為催化劑，在H2：N2=3：1，反應(yīng)溫度為400℃，空速為10000h-1，壓力為10Mpa的條件下進(jìn)行氨合成，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度達(dá)到19.5%，將反應(yīng)溫度提升至500℃，壓力為10Mpa合成20h后，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度為20.2%。
實(shí)施例3
一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑的制備方法，其包括以下步驟：
（1）活性炭的預(yù)處理：取10g活性炭在惰性氣氛和2150℃溫度條件下進(jìn)行石墨化處理，再對(duì)活性炭進(jìn)行擴(kuò)孔處理，并將擴(kuò)孔后的活性炭進(jìn)行破碎，經(jīng)14目數(shù)的篩網(wǎng)過(guò)篩后再洗滌和干燥；
（2）氮摻雜活性炭的制備：取4g上述處理后的活性炭和10g三聚氰胺進(jìn)行混合，再按18ml/g的液固比將活性炭和三聚氰胺的混合物與無(wú)水乙醇進(jìn)行磁力攪拌混合，并于55℃恒溫水浴加熱回流10h，處理完畢后，再將混合物置于100℃的干燥箱中干燥處理12h，干燥處理完畢后，將剩余的固體混合物放入管式爐內(nèi)，并以65ml/min的流速通入氮?dú)?，在氮?dú)鈿夥障拢瑢⒐苁綘t的溫度以3℃/min的升溫速率升至600℃并進(jìn)行焙燒3.5h，焙燒完畢后，將管式爐溫度冷卻至室溫，即可制得氮摻雜活性炭，所述的氮摻雜活性炭的比表面積為562m2/g；
（3）浸漬前驅(qū)體溶液的制備：將硝酸釕、硝酸鋇和硝酸鉀以釕：鋇：鉀的質(zhì)量比為2：5：4的比例加入到去離子水中進(jìn)行磁力攪拌溶解，待溶質(zhì)全部溶解后，將溶液的pH調(diào)節(jié)至0；
（4）催化劑的制備：將步驟（2）制得的氮摻雜活性炭和步驟（3）制得溶液進(jìn)行等體積浸漬7次，每次浸漬時(shí)間為5min，浸漬完畢后，利用紅外燈進(jìn)行照射烘干15min，即可制得氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑，其中活性炭的摻氮量為3.61%，其中含石墨氮3.2%，吡啶氮30.1%，吡咯氮66.7%。
性能測(cè)試
將制得的以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑置于合成氨反應(yīng)器中作為催化劑，在H2：N2=3：1，反應(yīng)溫度為400℃，空速為10000h-1，壓力為10Mpa的條件下進(jìn)行氨合成，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度達(dá)到18.01%，將反應(yīng)溫度提升至500℃，壓力為10Mpa合成20h后，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度為19.34%。
實(shí)施例4
一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑的制備方法，其包括以下步驟：
（1）活性炭的預(yù)處理：取10g活性炭在惰性氣氛和2100℃溫度下進(jìn)行石墨化處理，再對(duì)活性炭進(jìn)行擴(kuò)孔處理，并將擴(kuò)孔后的活性炭進(jìn)行破碎，經(jīng)12目數(shù)的篩網(wǎng)過(guò)篩后再洗滌和干燥；
（2）氮摻雜活性炭的制備：取4g上述處理后的活性炭和10g三聚氰胺進(jìn)行混合，再按35ml/g的液固比將活性炭和三聚氰胺的混合物與無(wú)水乙醇進(jìn)行磁力攪拌混合，并于50℃恒溫水浴加熱回流10h，處理完畢后，再將混合物置于100℃的干燥箱中干燥處理12h，干燥處理完畢后，將剩余的固體混合物放入管式爐內(nèi)，并以65ml/min的流速通入氮?dú)?，在氮?dú)鈿夥障拢瑢⒐苁綘t的溫度以3℃/min的升溫速率升至550℃并進(jìn)行焙燒3.5h，焙燒完畢后，將管式爐溫度冷卻至室溫，即可制得氮摻雜活性炭，所述的氮摻雜活性炭的比表面積為462m2/g；
（3）浸漬前驅(qū)體溶液的制備：將硝酸釕、硝酸鋇和硝酸鉀以釕：鋇：鉀的質(zhì)量比為2：5：4的比例加入到去離子水中進(jìn)行磁力攪拌溶解，待溶質(zhì)全部溶解后，將溶液的pH調(diào)節(jié)至0；
（4）催化劑的制備：將步驟（2）制得的氮摻雜活性炭和步驟（3）制得溶液進(jìn)行等體積浸漬10次，每次浸漬時(shí)間為10min，浸漬完畢后，利用紅外燈進(jìn)行照射烘干15min，即可制得氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑，其中活性炭的摻氮量為7.61%，其中含石墨氮5%，吡啶氮25%，吡咯氮70%。
性能測(cè)試
將制得的以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑置于合成氨反應(yīng)器中作為催化劑，在H2：N2=3：1，反應(yīng)溫度為400℃，空速為10000h-1，壓力為10Mpa的條件下進(jìn)行氨合成，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度達(dá)到16.1%，將反應(yīng)溫度提升至500℃，壓力為10Mpa合成20h后，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度為17.0%。
實(shí)施例5
一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑的制備方法，其包括以下步驟：
（1）活性炭的預(yù)處理：取10g活性炭在惰性氣氛和2050℃溫度下進(jìn)行石墨化處理，再對(duì)活性炭進(jìn)行擴(kuò)孔處理，并將擴(kuò)孔后的活性炭進(jìn)行破碎，經(jīng)14目數(shù)的篩網(wǎng)過(guò)篩后再洗滌和干燥；
（2）氮摻雜活性炭的制備：取4g上述處理后的活性炭和20g三聚氰胺進(jìn)行混合，再按12ml/g的液固比將活性炭和三聚氰胺的混合物與無(wú)水乙醇進(jìn)行磁力攪拌混合，并于55℃恒溫水浴加熱回流20h，處理完畢后，再將混合物置于95℃的干燥箱中干燥處理13h，干燥處理完畢后，將剩余的固體混合物放入管式爐內(nèi)，并以30ml/min的流速氬氣，在氬氣氣氛下，將管式爐的溫度以5℃/min的升溫速率升至900℃并進(jìn)行焙燒5h，焙燒完畢后，將管式爐溫度冷卻至室溫，即可制得氮摻雜活性炭，所述的氮摻雜活性炭的比表面積為500m2/g；
（3）浸漬前驅(qū)體溶液的制備：將硝酸釕、硝酸鋇和硝酸鉀以釕：鋇：鉀的質(zhì)量比為2：5：4的比例加入到去離子水中進(jìn)行磁力攪拌溶解，待溶質(zhì)全部溶解后，將溶液的pH調(diào)節(jié)至0.5；
（4）催化劑的制備：將步驟（2）制得的氮摻雜活性炭和步驟（3）制得溶液進(jìn)行等體積浸漬6次，每次浸漬時(shí)間為8min，浸漬完畢后，利用紅外燈進(jìn)行照射烘干10min，即可制得氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑，其中活性炭的摻氮量為3.8%，其中含石墨氮10%，吡啶氮35%，吡咯氮55%。
性能測(cè)試
將制得的以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑置于合成氨反應(yīng)器中作為催化劑，在H2：N2=3：1，反應(yīng)溫度為400℃，空速為10000h-1，壓力為10Mpa的條件下進(jìn)行氨合成，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度達(dá)到19.8%，將反應(yīng)溫度提升至500℃，壓力為10Mpa合成20h后，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度為19.7%。
實(shí)施例6
一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑的制備方法，其包括以下步驟：
（1）活性炭的預(yù)處理：取10g活性炭在惰性氣氛和2100℃溫度下進(jìn)行石墨化處理，再對(duì)活性炭進(jìn)行擴(kuò)孔處理，并將擴(kuò)孔后的活性炭進(jìn)行破碎，經(jīng)16目數(shù)的篩網(wǎng)過(guò)篩后再洗滌和干燥；
（2）氮摻雜活性炭的制備：取4g上述處理后的活性炭和4g三聚氰胺進(jìn)行混合，再按1ml/g的液固比將活性炭和三聚氰胺的混合物與無(wú)水乙醇進(jìn)行磁力攪拌混合，并于50℃恒溫水浴加熱回流3h，處理完畢后，再將混合物置于105℃的干燥箱中干燥處理11h，干燥處理完畢后，將剩余的固體混合物放入管式爐內(nèi)，并以100ml/min的流速通入氨氣，在氨氣氣氛下，將管式爐的溫度以2℃/min的升溫速率升至600℃并進(jìn)行焙燒2h，焙燒完畢后，將管式爐溫度冷卻至室溫，即可制得氮摻雜活性炭，所述的氮摻雜活性炭的比表面積為762m2/g；
（3）浸漬前驅(qū)體溶液的制備：將硝酸釕、硝酸鋇和硝酸鉀以釕：鋇：鉀的質(zhì)量比為2：5：4的比例加入到去離子水中進(jìn)行磁力攪拌溶解，待溶質(zhì)全部溶解后，將溶液的pH調(diào)節(jié)至1；
（4）催化劑的制備：將步驟（2）制得的氮摻雜活性炭和步驟（3）制得溶液進(jìn)行等體積浸漬3次，每次浸漬時(shí)間為5min，浸漬完畢后，利用紅外燈進(jìn)行照射烘干25min，即可制得氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑，其中活性炭的摻氮量為0.72%，其中含石墨氮1%，吡啶氮32%，吡咯氮67%。
性能測(cè)試
將制得的以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑置于合成氨反應(yīng)器中作為催化劑，在H2：N2=3：1，反應(yīng)溫度為400℃，空速為10000h-1，壓力為10Mpa的條件下進(jìn)行氨合成，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度達(dá)到18.56%，將反應(yīng)溫度提升至500℃，壓力為10Mpa合成20h后，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度為19.29%。
對(duì)照實(shí)施例
一種以氮摻雜活性炭為載體的釕基氨合成催化劑的制備方法，其包括以下步驟：
（1）活性炭的預(yù)處理：取10g活性炭在惰性氣氛和2100℃溫度下進(jìn)行石墨化處理，再對(duì)活性炭進(jìn)行擴(kuò)孔處理，并將擴(kuò)孔后的活性炭進(jìn)行破碎，經(jīng)14目數(shù)的篩網(wǎng)過(guò)篩后再洗滌和干燥；
（2）浸漬前驅(qū)體溶液的制備：將硝酸釕、硝酸鋇和硝酸鉀以釕：鋇：鉀的質(zhì)量比為2：5：4的比例加入到去離子水中進(jìn)行磁力攪拌溶解，待溶質(zhì)全部溶解后，將溶液的pH調(diào)節(jié)至0；
（3）催化劑的制備：將步驟（1）制得的活性炭和步驟（2）制得溶液進(jìn)行等體積浸漬10次，每次浸漬時(shí)間為8min，浸漬完畢后，利用紅外燈進(jìn)行照射烘干15min，即可制得活性炭為載體的釕基氨合成催化劑。
性能測(cè)試
將制得的以活性炭為載體的釕基氨合成催化劑置于合成氨反應(yīng)器中作為催化劑，在H2：N2=3：1，反應(yīng)溫度為400℃，空速為10000h-1，壓力為10Mpa的條件下進(jìn)行氨合成，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度達(dá)到18.39%，將反應(yīng)溫度提升至500℃，壓力為10Mpa合成20h后，檢測(cè)到反應(yīng)器出口的氨濃度為18.55%。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化、修改、替換和變型，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。