專利名稱：納米儲(chǔ)氫蛋殼式稀土過(guò)渡金屬超微粒子催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以高熔點(diǎn)金屬、稀土及氫氣為原料，在超高真空度條件下經(jīng)氣體引發(fā)電弧使其金屬熔化、蒸發(fā)進(jìn)而制取納米儲(chǔ)氫蛋殼式稀土過(guò)渡金屬超微粒子催化劑的方法。
目前，制備金屬納米催化劑的方法一般采用“蒸發(fā)—冷凝”的方式，其蒸發(fā)源為鉬舟或鎢舟，用電阻加熱使金屬蒸發(fā)，然后制取納米金屬催化劑，這種方法只適用于低熔點(diǎn)金屬催化劑的制備，而且其制取量小，效率低。近來(lái)，有人采用氫熱或電弧等離子體法制取高熔點(diǎn)納米金屬催化劑，盡管其產(chǎn)量有所增加，但由于其設(shè)備工藝方法不成熟，仍存在著收粉效率低等缺點(diǎn)，而且采用稀土元素和高熔點(diǎn)金屬為原料制備納米儲(chǔ)氫蛋殼式超微粒子催化劑的方法至今未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有制備納米金屬催化劑方法技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種利用成型裝置，在超高真空度條件下，經(jīng)氣體引發(fā)電弧先使過(guò)渡金屬熔化蒸發(fā)，再加入稀土而制取納米儲(chǔ)氫蛋殼式稀土過(guò)渡金屬超微粒子催化劑的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明選用常規(guī)的高熔點(diǎn)納米金屬催化劑制備裝置，以高熔點(diǎn)金屬(如鎳等)和稀土元素為原料，先將高熔點(diǎn)過(guò)渡金屬置于裝置的真空容器內(nèi)，通入氬氣引發(fā)電弧，再通入氫氣使過(guò)渡金屬熔化有原子蒸發(fā)后加入稀土元素，調(diào)控工作電源的功率和時(shí)間，形成過(guò)渡金屬與氫組成固溶體核，稀土包封周圍的蛋殼式球狀超微粒子，然后收集經(jīng)鈍化、氫氣置換還原處理便得催化劑產(chǎn)品。
本發(fā)明采用已有設(shè)備裝置，利用高熔點(diǎn)金屬和稀土元素為原料制備催化劑，其工藝方法簡(jiǎn)便，收率高，節(jié)約貴重金屬，成本低，產(chǎn)品具有選擇性能好，活性高，穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。
實(shí)施例選用常規(guī)的高熔點(diǎn)納米金屬催化劑制備裝置(中國(guó)專利94219612.0)，其工作電壓為25伏，電流為100～250安，選用鎳或鐵、鈦等高熔點(diǎn)金屬為過(guò)渡金屬原料，將其放置于裝置容器中，抽空至10-6τ的真空度，先通入氬氣引發(fā)電弧，再通入被離解的原子氫氣與熔化蒸發(fā)后的過(guò)渡金屬以填隙方式形成固溶體，調(diào)節(jié)和控制電源功率以得到合適的蒸發(fā)速度，利用裝置的自動(dòng)加料裝置加入微量的稀土元素鈰或釷，使稀土元素在固溶體周圍形成殼，其稀土元素的加入量可以通過(guò)所使用的鎢電極的成份來(lái)控制，即把稀土元素的鹽類直接加入熔融的鎢水中得到均勻的固溶體制成所需尺寸的鎢電極。加入稀土元素后形成蛋殼式蒸發(fā)的超微粒子，收集后經(jīng)鈍化，再將其在密閉容器中通入氫氣置換數(shù)次，調(diào)節(jié)溫度上升至170～200℃，并保溫1～2分鐘，便得納米儲(chǔ)氫蛋殼式過(guò)渡金屬超微粒子催化劑產(chǎn)品。該產(chǎn)品為球狀顆粒，其直徑大小與制備過(guò)程中加入的氬氣和氫氣的壓力有關(guān)，本實(shí)例選擇氬氣和氫氣的總壓力為0.5～1個(gè)大氣壓，且氫氣的壓力為氬氣壓力的1～2倍。在制備過(guò)程中要隨著氫氣的損耗隨時(shí)補(bǔ)充加入新的氫氣。其產(chǎn)品的平均直徑小于100nm，稀土殼的厚度為2～3nm。
氫氣與過(guò)渡金屬形成的固溶體，在溫度升高至400℃時(shí)，可大量地釋放氫氣，這些原子氫在化學(xué)反應(yīng)中有很高的活性。而且對(duì)于不同價(jià)態(tài)的過(guò)渡金屬，其釋氫規(guī)律不同，但釋氫的最大值位置相近。實(shí)驗(yàn)證明，本催化劑在苯加氫應(yīng)用中，其選擇性及產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率達(dá)100％；在硝基苯加氫應(yīng)用中有較高的活性和選擇性；特別適用于石油工業(yè)中的加氫。
權(quán)利要求
1.一種以金屬、稀土及氫氣為原料采用高熔點(diǎn)納米金屬催化劑制備裝置制備納米儲(chǔ)氫蛋殼式稀土過(guò)渡金屬超微粒子催化劑的方法，其特征在于先將高熔點(diǎn)過(guò)渡金屬置于裝置的真空容器內(nèi)，通入氬氣引發(fā)電弧，再通入氫氣使過(guò)渡金屬熔化有原子蒸發(fā)后加入稀土元素，調(diào)控工作電源的功率和時(shí)間，形成過(guò)渡金屬與氫組成固溶體核，稀土包封周圍的蛋殼式球狀超微粒子，然后收集經(jīng)鈍化、氫氣置換還原處理便得催化劑產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米儲(chǔ)氫蛋殼式稀土過(guò)渡金屬超微粒子催化劑的制備方法，其特征在于利用裝置的自動(dòng)加料裝置加入微量的稀土元素鈰或釷，加入量可以通過(guò)所使用的鎢電極的成份來(lái)控制；氬氣和氫氣的總壓力為0.5～1個(gè)大氣壓，且氫氣的壓力為氬氣壓的1～2倍；其產(chǎn)品的平均直徑小于100nm，稀土殼的厚度為2～3nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以高熔點(diǎn)金屬、稀土元素和氫為原料，采用常規(guī)的高熔點(diǎn)納米金屬催化劑制備裝置制取納米儲(chǔ)氫蛋殼式稀土過(guò)渡金屬超微粒子催化劑的方法，先將金屬置于真空容器內(nèi)，由氬氣引發(fā)電弧，再通入氫氣使金屬熔化有原子蒸發(fā)后加入稀土元素，形成金屬與氫組成固溶體核，稀土包封周圍的蛋殼式球狀超微粒子，經(jīng)收集、處理制得產(chǎn)品催化劑，其工藝方法簡(jiǎn)便，成本低，產(chǎn)品性能好，可廣泛用于各種加氫過(guò)程，尤其是石油工業(yè)中的加氫。
文檔編號(hào)B01J37/00GK1142413SQ9511037
公開(kāi)日1997年2月12日 申請(qǐng)日期1995年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月11日
發(fā)明者張志琨, 崔作林, 陳克正, 左東華 申請(qǐng)人:青島化工學(xué)院