碱土金属对锆基钙钛矿材料负载钌催化剂氨合成性能的影响

doi:10.3724/SP.J.1088.2012.20744

摘要/Abstract

摘要： 采用柠檬酸络合法制备了含 Ca, Sr 和 Ba 的锆基钙钛矿材料, 负载 Ru 后用于催化氨合成反应; 研究了碱土金属对催化剂织构性能和载体材料表面碱性的影响, 并与催化剂活性相关联. 同时, 采用程序升温脱附技术对催化剂表面 H₂ 脱附性能进行了表征. 结果显示, 碱土金属对催化剂活性的促进顺序为 Ba > Sr > Ca. 研究发现, 不同锆基碱土金属钙钛矿材料表面均具有较强的碱性位, 碱土金属的加入影响了载体碱性强度以及金属-载体的相互作用, 其中 BaZrO₃可有效抑制 H2 的吸附. 因此, Ru/BaZrO₃ 催化剂表现出优异的氨合成活性.

关键词: 碱土金属, 钙钛矿, 锆, 钌催化剂, 氨合成

Abstract: Zirconium-based perovskite materials with different alkaline earth metals were synthesized by the citric acid method and used as supports for ruthenium catalysts to catalytic ammonia synthesis reaction. The effects of alkaline earth metals on the texture properties, basicity, and catalytic activity were discussed. Additionally, the desorption properties of H₂ on the surface of various catalysts were characterized by temperature-programmed desorption. The results showed that there were lots of strong basic sites appeared on the Ca, Sr, and Ba perovskite-style supports, and the order of activity was Ba > Sr > Ca. The addition of different alkaline earth metals not only affected the electron donating ability but also influenced the metal-support interaction as well as the adsorption-desorption properties of these catalysts. The adsorption of H₂ was inhibited significantly by the presence of BaZrO₃ and increased the number of active sites for dissociatively adsorbed N₂ which may be the major reason why the Ru/BaZrO₃ catalyst exhibited so high activity for ammonia synthesis.

Key words: alkaline earth metal, perovskite, zirconium, ruthenium catalysts, ammonia synthesis

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