SiC及C-SiC復(fù)合材料的合成及在氨合成中的應(yīng)用.pdf

1、本研究以淀粉為碳源，正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，草酸或硝酸為TEOS水解的催化劑，以不同的金屬鹽為碳熱還原催化劑，采用溶膠凝膠法制備淀粉-SiO2混合凝膠，通過惰性氣氛和動態(tài)真空的碳熱還原方法合成了不同結(jié)構(gòu)的SiC及C/SiC復(fù)合材料。用XRD、IR、SEM、TEM和低溫N2吸附-脫附等手段對合成的樣品進(jìn)行表征，優(yōu)化合成條件。篩選出適合于氨合成反應(yīng)的高比表面積SiC及C/SiC復(fù)合材料作為催化劑載體，制備一系列釕催化劑，在一定的溫度和

2、壓力條件下，考察了催化劑在氨合成反應(yīng)中的活性。取得了以下研究結(jié)果： 1.用溶膠凝膠法制備的淀粉-SiO2混合凝膠，在惰性氣氛中1500℃下進(jìn)行碳熱還原，能制備出比表面積達(dá)130 m2/g，孔徑大約分別在2和16 nm的高比表面積的SiC。凝膠中添加鐵催化劑后生成SiC的還原溫度降低，但所合成的SiC比表面積隨著硝酸鐵含量的增加而減小，孔徑分布趨于寬化。 2.以淀粉為碳源，正硅酸乙酯為硅源，硝酸鈰為碳熱還原催化劑，通過溶膠

3、。凝膠和碳熱還原反應(yīng)制備了具有核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的β-SiC納米線。 3.利用動態(tài)真空碳熱還原合成碳化硅的研究中，發(fā)現(xiàn)在動態(tài)真空條件下淀粉-SO2混合凝膠轉(zhuǎn)化生成SiC的溫度比在惰性氣氛中合成碳化硅降低550℃，在950℃動態(tài)真空條件下即可合成出晶粒尺寸約為50 nm，結(jié)晶度較高的β-SiC。 4.將合成的SiC應(yīng)用于氨合成反應(yīng)研究中發(fā)現(xiàn)，以比表面積為130 m2/g的SiC為載體制備的釕催化劑中，釕負(fù)載量為4 wt％(相對載

4、體100％計(jì)算)，助劑鉀和鋇的添加量分別為10 wt％和4wt％時(shí)，在450℃，10.0 Mpa和10000 h-1，N2：H2=1：3的條件下，出口氨濃度為9.89％(體積分?jǐn)?shù))。 5.以比表面積422 m2/g的C/SiC復(fù)合材料為載體制備的Ru4％/Ba4％/K10％/C/SiC催化劑，在450℃，10 Mpa及10000 h-1的條件下，出口氨濃度達(dá)12.6％，催化劑具有較高的氨合的活性。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)CA處理后的