【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂，进一步地说，是涉及合成氨催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着人类生产力的发展，对于石化能源的需求日益剧增，但是传统的石化燃料不可再生，诸如油、煤等资源，同时也污染环境产生温室效应。因此，开发低碳环保可再生能源，成为了人类面临的一个急需解决的问题。
2、氨是一种无碳化合物，燃烧只产生水和氮气以及少量的氮氧化合物，是一种理想的可代替石化燃料的能源。氨的能量密度高于石化燃料，而且易压缩液化储存便于运输，相对于石化燃料更加安全方便。合成氨工业所生产的氨及氨副产品，已是当代产量最多的产品之一。
3、有研究指出，wo3具备较强的储氢能力，能增强对氢的吸附能力，加强向其他活性位传输氢的能力，从而促进合成氨催化效率。另一方面，研究指出，w18o49这种富氧空位的催化剂在暴露更多金属w活性中心后对促进氮三键解离有很大作用。此外，根据理论计算，金属w对n2-nnh*解离能，和w的nh-nh2、nh2-nh3加氢结合能和fe、ru、mo、比较，都在同一水平，有望成为比较好的合成氨催化剂。
4、但现有技术中，还未报道与w相关的合成氨催化剂。
技术实现思路
1、为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提出了合成氨催化剂及其制备方法和应用。本专利技术通过对wo3进行不同程度的还原，使其产生金属w或还原态wo3-x活性物种，金属w或还原态wo3-x为反应活性中心，对降低合成氨反应的活化能起到关键的作用。与商用fe基催化剂在同等压力条件下进行催化活
2、本专利技术的目的之一是提供一种合成氨催化剂，所述合成氨催化剂中含有w、wo3-x中的至少一种活性物种；其中，3>x>0。
3、在本专利技术所述的合成氨催化剂中，优选地，
4、所述合成氨催化剂是将wo3经还原后制得含有w、wo3-x中的至少一种活性物种的催化剂；优选地，以所述合成氨催化剂中所含的w元素总量为100％计，活性物种中的还原态w元素的摩尔含量为1％-90％；进一步优选为10％-80％；再进一步优选为25％-80％。本专利技术的合成氨催化剂中，并不要求w6+全部被还原，还原后的金属w或还原态wo3-x为反应活性中心，对降低合成氨反应的活化能起到关键的作用，因此只要本专利技术的合成氨催化剂中含有含有w、wo3-x中的至少一种活性物种即可。
5、在本专利技术所述的合成氨催化剂中，优选地，
6、所述合成氨催化剂整体的形状为球状或者椭球状。
7、本专利技术的目的之二是提供一种合成氨催化剂的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)将盐酸溶液滴加至钨酸钠溶液中混合均匀；制得混合液；
9、(2)将所述混合液进行水热反应，固液分离，洗涤，干燥后得到固体wo3(六方相wo3材料)；
10、(3)将固体wo3经还原性气氛进行还原处理后制得所述合成氨催化剂；
11、优选用于本专利技术的目的之一任一项所述的合成氨催化剂的制备。
12、在本专利技术所述的合成氨催化剂的制备方法中，优选地，
13、步骤(1)中，
14、钨酸钠溶液的浓度为0.1-2.0mol/l；和/或，
15、盐酸溶液的浓度为0.1-2.0mol/l。
16、在本专利技术所述的合成氨催化剂的制备方法中，优选地，
17、步骤(1)中，
18、将盐酸溶液滴加至钨酸钠溶液中至溶液ph≤1.5时，停止滴加；优选为ph＝1.5时，停止滴加；和/或，
19、混合均匀时，采用搅拌进行混合均匀，优选搅拌的时间为0.5-2h。
20、在本专利技术所述的合成氨催化剂的制备方法中，优选地，
21、步骤(2)中，
22、所述水热反应的温度为60-300℃，比如为60、80、100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300℃，优选为160-180℃，更优选为170℃；和/或，
23、水热反应的时间为6-48小时，比如为6、8、10、12、15、20、25、30、35、40、45、48小时；优选为36-48小时。
24、在本专利技术所述的合成氨催化剂的制备方法中，优选地，
25、步骤(3)中，
26、所述还原处理的温度为300-900℃，比如为300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800℃，优选为500-700℃，更优选为550℃；和/或，
27、还原处理的时间为1-24小时，比如为1、2、4、6、8、10、12、15、20、22、24小时；优选为3-12小时；更进一步优选为3-9小时。
28、在本专利技术所述的合成氨催化剂的制备方法中，优选地，
29、步骤(3)中，
30、所述还原性气氛选自氢气或含有氢气的混合气；优选混合气中，氢气的体积含量为≥1％；优选混合气中，氢气的体积含量≥10％；和/或，
31、升温速率为1-5摄氏度/分钟；和/或，
32、在管式炉中进行还原处理。
33、本专利技术的目的之三是提供一种本专利技术的目的之一任一项所述的催化剂或者本专利技术的目的之二任一项所述的催化剂在合成氨反应中的应用。
34、本专利技术采用水热技术制备了一种含有w和/或wo3-x物种的高效合成氨催化剂。通过控制钨酸钠水溶液浓度，反应温度与时间，还原温度与时间，可制备不同的含有w和/或wo3-x物种的高效合成氨催化剂。该催化剂在合成氨反应测试中，具有良好的产氨效率与稳定性。
35、在本专利技术中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在下文中，各个技术方案之间原则上可以相互组合而得到新的技术方案，这也应被视为在本文中具体公开。
36、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：
37、本专利技术通过对wo3进行不同程度的还原，使其产生金属w或还原态wo3-x活性物种，不仅可以同时促进氮气和氢气解离吸附提高合成氨催化活性，而且金属和载体的相互关系也能促进富电子态的氧空位向金属传输电子，使金属电子密度提高，从而进一步提高催化合成氨的活性。
38、与商用fe基催化剂在同等压力条件下进行催化活性对比，本专利技术含有w或wo3-x物种的催化剂，其活性显著高于商业催化剂。
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1.一种合成氨催化剂，其特征在于：所述合成氨催化剂中含有W、WO3-x中的至少一种活性物种；其中，3>X>0。
2.根据权利要求1所述的合成氨催化剂，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的合成氨催化剂，其特征在于：
4.一种合成氨催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求4所述的合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求4所述的合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求4所述的合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求4所述的合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：
10.一种权利要求1-3任一项所述的催化剂或者权利要求4-9任一项所述的催化剂在合成氨反应中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种合成氨催化剂，其特征在于：所述合成氨催化剂中含有w、wo3-x中的至少一种活性物种；其中，3>x>0。
2.根据权利要求1所述的合成氨催化剂，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的合成氨催化剂，其特征在于：
4.一种合成氨催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的合成氨催化剂的制备方法，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：彭怡婷，卢醒，
申请(专利权)人：合肥楚天汉能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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