刍议合成氨催化剂研究进展

摘 要：合成氨是重要的化工原料，合成氨工业在国民经济中占有重要地位，因此合成氨工艺和催化剂的改进，对降低能耗、提高经济效益有巨大影响。相对来说，合成氨催化剂的研究速度比较快，尤其在进入21世纪后，各项技术、设备的飞速发展，为合成氨催化剂的研究提供了较大的动力。到目前为止，合成氨催化剂所创造的经济效益已经达到了一个新的高度，其创造的社会效益也超过了预期想象，在今后需深入研究，进一步促进国家和社会各类行业的发展。

关键词：合成氨 催化剂 进展

合成氨作为一种化工原料，主要是生产化肥、硝酸、铵盐等物质。从目前的工作来看，开发低温高活性的新型催化剂，将会充分降低反应温度，提高氨的平衡转化率和单程转化率，甚至有可能实现低压合成氨，这些都是当下工作的目标。本文主要对合成氨催化剂的研究进行讨论。

一、国外合成氨催化剂研究

（一）铁基合成氨催化剂

合成氨催化剂的研究，经历了多个阶段，才拥有目前的成就。本文首先对国外合成氨催化剂的研究进展讨论，之后对我国合成氨催化剂研究展开分析，便于对比。铁基合成氨催化剂作为传统的合成氨催化剂，曾经一度获得了社会及科研界的认可。这种合成氨催化剂的应用，开创了化学领域的新进步。从时间上来分析，20 世纪初，Harber 和 Mittasch 等开发成功了铁基合成氨催化剂之后，人们始终没有停止过对合成氨催化剂的研究与开发，直到今天这种研究还在不断继续。对于化工行业来说，任何一种物质都具有特殊的作用，铁基合成氨催化剂的主要作用在于，完成一些基础性的反应，降低经济成本的过程中，不会影响生产效益和生产的质量。因此，当下的很多化工厂，仍然在应用铁基合成氨。

（二）钌的合成氨催化剂

合成氨催化剂在经历了铁基合成氨催化剂后，进入到了钌的合成氨催化剂时代。在盛行铁基合成氨催化剂的时代，钌的合成催化剂的各项技术和设备并不成熟，但是，在1972年的时候，科学家发现了钌的新特性，为合成氨催化剂的发展，提供了更大的平台。例如，以钌为活性组分、以金属钾为促进剂、以活性炭为载体的催化剂，对合成氨具有很高的活性，这就意味着在今后的化工生产和研究当中，部分特殊产品会在生产过程中变的更加便捷，并且减少了不必要的步骤。钌的合成氨催化剂为该领域做出了很多的贡献：首先，钌的活性更高，在研究新产品的时候，可以通过较低的成本，获得性价比更高的产物；其次，通过运用钌的合成催化剂，能够在实际工作中，创造更大的社会效益，例如降低污染、提高化工效益等等

二、国内合成催化剂研究

（一）稀土型合成氨催化剂

我国在化工行业的发展中，有相当长的一段时间，是在国外的科研基础上进行的，这其中有大环境的原因，也有国家内部发展原因。但是，为了避免我国的化工技术长期受到国外的制约，在20世纪80年代初的时候，科研人员开始研究稀土型合成氨催化剂。经过长期的不懈努力，我国终于在20世纪90年代，成功研究出了氧化铝型的催化剂。该催化剂的优势在于：首先，其生产成本比较廉价。对于我国当时的情况而言，廉价的合成氨催化剂并不多，氧化铝的催化剂是当时比较重要的一种，并且对化工行业的发展，产生了很大的积极意义。其次，该氧化剂的性能非常好，不仅吸取了之前的铁基合成氨催化剂等优势，还融入了我国自主研究的一些成果，更加符合我国化工工作，并且生产出来的化工产品，能够，满足我国社会的需求。值得注意的是，科研人员还研究了Fe2Ce 金属间化合物对合成氨反应的催化活性的影响。结果发现，经 600℃空气中焙烧 4h氧化处理后，Fe2Ce 催化剂在 450℃以上仍然具有很好的合成氨活性

（二）合成氨催化剂的平缓进步阶段

我国是一个人口大国，同时也是一个农业大国，对化肥的需求一直都是不断上升的。合成氨催化剂作为化工行业的重要原料，是生产花费不可缺少的物质。在进入21世纪后，我国在合成氨催化剂领域的研究更加深入，但呈现出的是一个平缓进步的阶段，因为之前的研究已经投入使用，当时的研究还处于试验阶段，只能将部分已经确定的试验成果投入使用。但是，平缓进步并不意味着毫无成果。20世纪80年代中期，刘化章等在促进剂为Al2O3―K2O―CaO，反应压力1.51MPa，反应温度425℃，空速30000h- 1的条件下，系统研究了合成氨铁基催化剂活性与其母体相组成的关系，发现催化剂的活性随母体相呈双峰形曲线变化。由此可见，当时的合成氨催化剂研究，偏向于技术性，主要是从一个中心点出发，在研究成功后，会衍生出更多的产品，为合成氨催化剂的应用，提供更多的保障和动力。

（三）第二代合成氨催化剂

经过了上世纪的不断努力，我国在现阶段的研究当中，主要是研究第二代合成氨催化剂的方向进行研究。第二代合成氨催化剂，主要指的就是钌基合成氨催化剂，该催化剂的优点较多，例如节约能源、单程产率高等等，这些正是我国当下研究当中最需要的。我国在研究第二代合成氨催化剂的时候，其目标主要是为了迎合市场上的需求，并且打破国外的技术壁垒，为我国的自主技术提供更加广阔的研究平台。经过长时间的试验和研究，在钌基催化剂的研究当中，已经取得了一定的成就。综上所述，合成氨催化剂的研究正在深入，部分研究成果已经投入使用，为我国的化工行业发展和化工产品生产、研发做出了较大的贡献

总结

本文对合成氨催化剂的研究展开了分析和讨论，并且对合成氨催化剂的研究进展进行了阐述。综合多方面的信息来看，我国化工行业对合成氨催化剂的需求仍然很大，日后要想在化工行业中取得更大的进步，需要对合成氨催化剂的研究，再深一步。另外，由于合成氨催化剂的地位比较重要，很多机构都在研究，在国家的相应干预下，可以尝试两个机构或者两个以上机构共同研究，将成果共享，提高研究速度，促进化工行业的稳步前进

参考文献

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