Способ получения катализатора для низкотемпературной орто-параконверсии водорода Советский патент 1993 года по МПК B01J25/00 B01J23/10 C01B3/16 

ы

Ј

Сущность изобретения: продукт-катализатор - сплав состава DyCui-5 Alo,i-i9,9. получают сплавлением меди, диспрозия и алюминия в количестве, обеспечивающем соотношение указанных компонентов согласно общей формуле DyСи i-5 AI4-20 с последующим выщелачиванием алюминия, промывкой и сушкой. Характеристика катализатора: повышенные активность и механическая прочность, 1 табл.

Изобретение относится к области хи- Ции катализаторов для реакции орто-пара- конверсии водорода.

Целью изобретения является повыше- те активности катализатора и его прочности.

Поставленная цель достигается тем, что, фгласно способу получения катализатора для низкотемпературной орто-параконвер- рии водорода сплавляют диспрозий, медь и апюминий в количестве, обеспечивающем соотношение указанных компонентов в сплаве С yCui-sAU-aoc последующим выщелачиванием алюминия до получения сплава состава С yCui-5Alo,l-i9,9, промывкой водой и сушкой полученного катализатора. Сплавы данных составов ранее известны не были.

Все исследованные сплавы на основе диспрозия, меди и алюминия приготовляют

методом электродуговой плавки в атмосфере инертного газа.

Кусочки сплавов диаметром 0,5-1 мм подвергают выщелачиванию 40% раствором КОН как при комнатной температуре, так и при температуре кипения раствора КОН (110-120°С). Длительность выщелачивания варьируют от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от состава образца. В некоторых случаях выщелачивание проводят до полного прекращения выделения водорода из сплава. По завершении выщелачивания образцы тщательно промывают в токе воды, ополаскивают дистиллированной водой, затем проводят сушку под вакуумом. Непосредственно перед испытанием катализатор прогревают при 450°С с откачкой диффузионным насосом в течение 0,5-1 ч. Полученные катализаторы обладают

00 GO XI

Ю О О

СА

10

15

достаточной механической прочностью и при воздействии давления не рассыпаются.

П р и м е р 1. Рассчитанное количество диспрозия, меди и алюминия для получения сплава DyCusAI io подвергают электродуговой плавке в атмосфере аргона. Из 0,3 см3 этого катализатора за 50 мин Нри температуре 70-100°С в 40%-ном растворе КОН полностью прекращается выделение водорода, что свидетельствует об удалении из состава катализатора алюминия до соотношения компонентов в сплаве DyCusAo.1. Промытый водой и просушенный катализатор проявляет в реакции орто-параконвер- сии водорода при температуре 77К и давлении 0,5 Тор в статических условиях удельную каталитическую активность, отнесенную на единицу поверхности 1,6 1014мо-. лекул/см с; отнесенную на единицу массы катализатора 2,4 1019 молекул/г с; отне- 20 сенную на еди.Ницу объема катализатора 6,5 1019 молекул/см3 -с. При этом измерен- удельная поверхность катализатора составляет 15 м2/н.

Полученная удельная каталитическая активность, отнесенная на единицу массы, .превышает значение Куд. сплава DyCue в 343 раза, а отнесенная на единицу объема катализатора, превышает значение Куд. сплава DyCue в 433 раза.

П р и м е р 2. Сплавляют образец DyCusAIs.аналогично примеру 2. Выщелачивание проводят в 40% растворе КОН до полного окончания выделения водорода из сплава. При этом состав катализатора еле- 35 дующий DyCusAlo.i. Измеренная каталитическая активность катализатора составляет 5,4 10 с, что превышает аналогичную величину для прототипа DyCue в 77 раз и составляет 1,5 .1019 молекул /см3 с, что превышает значение прототипа в 200 раз.

Примеры получения и исследования катализаторов других составов приведены в таблице.

Условные обозначения в таблице:

п - степень выщелачивания AI из сплава;- .. : . ;

Зуд. - удельная поверхность катализаторов;

Куд, - удельная каталитическая активность, отнесенная.на единицу массы катализатора;

25

30

полученного 18молекул/гх

40

45

50

0

5

0

5

5

0

0

5

0

У уд удельная каталитическая активность, отнесенная на единицу объема катализатора.

Состав сплава после выщелачивания AI определяют методом рентгеноэлектронной спектроскопии на приборе ADES-400. Уменьшение содержания А в исходном сплаве (менее 4) приводит к резкому снижению значения удельной поверхности катализатора.

Очень большое содержание AI в исходном сплаве (более 20) приводит к резкому снижению механических свойств, что приводит к рассыпанию катализатора, а также к снижению значения удельной каталитической активности.

Уменьшение содержания Си в сплаве (менее 1) приводит также к снижению механической прочности катализатора, а также способствует процессу гидридообразова- ния, что отрицательно сказывается на каталитических свойствах .

Увеличение содержания Си (более 5) в исходном сплаве приводит к снижению значения удельной каталитической активности катализатора.

Как видно из представленных данных, катализаторы, полученные заявленным способом, имеют значения каталитической активности лежащие в интервале 1,3 1017 - 3,4 -1019 молекул/г-с или 1,4. Ю19-6,3 Ю19 молекул/см3 с, что превосходит по эффективности медно-диспрозиевый сплав DyCue на полтора, два и более порядков. Полученный катализатор при механическом воздействии не рассыпается, т. е. обладает сравнительно прочной структурой.

.Формула изобретения Способ получения катализатора для низкотемпературной орто-параконверсии водорода, включающий сплавление меди и диспрозия, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью и механической прочностью, при сплавлении добавляют алюминий в количестве, обеспечивающем соотношение указанных компонентов в сплаве согласно общей формулы DyCui-sAl4-20 с последующим выщелачиванием алюминия до получения сплава состава DyCui-5A o,i-i9,9, промывкой и сушкой.

БуСиА1го „ (n - 1-9)

DyCuAl2,tt (,1-19)

(n-0,)

DyCusAl, ()

ЧАг-,,. yCuyAl.,,

,1-3,9)

25

120

120

120

120

120

120

110

120

120

120

115

25

70

25

70

25

100

110

120

120

120

120

120

120

110

30

70

60

1

2

4

8

16

30

25

30

1,5

1,5

10

30

10 50

13

50

20

60

1

2

8

16

30

60

75

До полного прекращения выделения водорода

До полного прекращения выделения г водорода

2520

70

8

.

1,1 2,9 3,3 1,3

10

Ю

10

19

10 10

10

3,3 8,2 9.7

10 10 10

1,3 10

19

7

17

П

If

ft

1в

1,8-10 5,5-10 2,9 10 9,6 10

i& П

1В

18

3,6 10

ffr

16,5 1,8-10 12,2 1,7 109

1,4 -.10

19

5,6 10 1,4 - 10

16

4,7 10 4,6- 10 7,1 . 10 8,7-10

гт 17

Г7

17

Г7

5,4 10

18

1,3 . 10

iff

1,4 10

19

2,3 10

1S

21,6 2,1 10

49

Продолжение таблицы