本研究以淀粉为碳源,正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,草酸或硝酸为TEOS水解的催化剂,以不同的金属盐为碳热还原催化剂,采用溶胶凝胶法制备淀粉-SiO2混合凝胶,通过惰性气氛和动态真空的碳热还原方法合成了不同结构的SiC及C/SiC复合材料。用XRD、IR、SEM、TEM和低温N2吸附-脱附等手段对合成的样品进行表征,优化合成条件。筛选出适合于氨合成反应的高比表面积SiC及C/SiC复合材料作为催化剂载体,制备一系列钌催化剂,在一定的温度和压力条件下,考察了催化剂在氨合成反应中的活性。取得了以下研究结果:1.用溶胶凝胶法制备的淀粉-SiO2混合凝胶,在惰性气氛中1500℃下进行碳热还原,能制备出比表面积达130 m2/g,孔径大约分别在2和16 nm的高比表面积的SiC。凝胶中添加铁催化剂后生成SiC的还原温度降低,但所合成的SiC比表面积随着硝酸铁含量的增加而减小,孔径分布趋于宽化。2.以淀粉为碳源,正硅酸乙酯为硅源,硝酸铈为碳热还原催化剂,通过溶胶-凝胶和碳热还原反应制备了具有核壳异质结构的β-SiC纳米线。3.利用动态真空碳热还原合成碳化硅的研究中,发现在动态真空条件下淀粉-SO2混合凝胶转化生成SiC的温度比在惰性气氛中合成碳化硅降低550℃,在950℃动态真空条件下即可合成出晶粒尺寸约为50 nm,结晶度较高的β-SiC。4.将合成的SiC应用于氨合成反应研究中发现,以比表面积为130 m2/g的SiC为载体制备的钌催化剂中,钌负载量为4 wt%（相对载体100%计算）,助剂钾和钡的添加量分别为10 wt%和4 wt%时,在450℃,10.0 Mpa和10 000 h-1,N2:H2=1:3的条件下,出口氨浓度为9.89%（体积分数）。5.以比表面积422 m2/g的C/SiC复合材料为载体制备的Ru4%/Ba4%/K10%/C/SiC催化剂,在450℃,10 Mpa及10000 h-1的条件下,出口氨浓度达12.6%,催化剂具有较高的氨合的活性。进一步的研究发现:经CA处理后的C/SiC载体制备的催化剂中Ru的分散度显著提高,当载体中CA的吸附量为4%时,处理的载体制备的Ru4%/Ba4%/K10%/C/SiC催化剂,在450℃,10Mpa及10000h-1的条件下出口氨浓度达14.4%,进一步提高了催化剂的活性,且催化剂稳定性较高。本研究制备的C/SiC可望成为氨合成反应的新载体。
