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Ru/AC氨合成催化剂具有低温低压、低氢氮比、高活性等优点。活性组份钌及助剂采用浸渍法负载到载体活性炭上,相对于熔融法制备的传统Fe基催化剂,其还原条件与使用工艺参数等截然不同。为了充分体现钌催化剂的性能特点,本文研究了还原条件对催化剂性能的影响因素,考察了还原压力、还原温度和耐热时间等对钌催化剂活性和结构的作用规律,得到优化的钌催化剂还原条件。Ru/AC催化剂的稳定性一直是工业应用的关键,以优化的还原条件为基础,Ba、K为助剂,添加稀土金属的一种或两种制备Ru/AC催化剂,探索La、Sr对催化剂稳定性的影响。钌催化剂的预处理会改变载体表面官能团及组份的结构性质,本研究采用NH3、N2对催化剂进行高温热处理,研究处理条件对载体表面结构及催化剂性能的影响。实验中,采用物理吸附、化学吸附(H2-TPR、H2-TPD、N2-TPD、CO化学吸附)、质谱、TEM、IR、Raman等表征手段对催化剂进行性能和结构,得出以下结论:还原条件的优化对催化剂性能的发挥有重要影响。一定温度下,随耐热时间增长,Ru利用率提高。500 ℃耐热时间达到4h,催化剂活性从21.3vol%提高到21.9%。还原压力对催化剂还原的影响不明显。还原温度对催化剂织构性质、助剂分解影响较大,进而对催化剂的吸附性能造成影响。还原温度由400 ℃提高到510 ℃,孔容变大幅度达53.1%。还原温度由400 ℃提高到500 ℃,活性上升幅度达到20.5%。优化的催化剂还原条件为:还原温度500 ℃、压力1MPa、耐热时间24h,低温段还原时间达到8h。稀土金属La、Sr的引入,有利于提高催化剂的抗甲烷化能力。助剂La或Sr的添加改变催化剂对H2、N2的吸脱附能力,有助于H2的脱附,N2的吸附,进而减弱催化剂的甲烷生成量,提高载体稳定性。单助剂La的添加量为1.0 wt.%。Sr的添加量为1.5 wt.%,催化剂的稳定性较好。双助剂中La的添加量为0.5 wt.%、Sr的添加量为0.5wt.%,载体热稳定性进一步提高。氨气、氮气热处理影响催化剂的织构、表面化学性质以及对N2、H2的吸脱附能力。用氮气热处理催化剂,随氮气热处理温度的提高,催化剂的活性呈现下降趋势。处理温度为200 ℃时,催化剂的活性最高为20.9vol%。NH3处理温度升高,催化剂的活性出现先增加后减少的趋势。在处理温度达到400 ℃时,催化剂活性达到最大为20.3vol%。与200 ℃时的活性相比,提高了10.8%。