用于氨气催化氧化制备氮氧化物的催化剂
我国是硝酸生产的大国，2009年产能已超过967万吨，位居全球产能第一。作为基本化工原料，硝酸在国民经济中占有重要地位，其生产工艺采用氨氧化法，以贵金属钼作为催化剂，目前硝酸行业氨氧化过程均以钼或钼钯铑合金丝网为催化剂，其中主要采用大型氧化炉进行绝热反应，工作温度为78(T940°C，工作压力在0.1~1.0MPa0其中作为催化剂的钼网规格如下所示，所用的钼丝直径为0.045-0.09mm，常见的钼网直径规格有1.1、1.6、2.0、2.4、2.8、3.0m。钼网催化剂性能优点主要表现出:对氨气转化为一氧化氮的高选择性；使用寿命长；可回收再生。但采用钼网作为氨氧化反应催化剂，依然存在如下不足:1:催化剂表面利用率低，氨气和空气进入氧化炉的空速gooooh—1，混合气体停留的时间很短，:钼网的自由面积占了 50%以上，会导致混合气体直接从缝隙中穿过，钼网催化剂的另一面面积没有很好的利用起来。2:钼网催化剂机械强度差。在高温反应条件下，钼金属丝网本身强度降低，同时大的气流冲刷冲击钼网，更会造成钼网的振动甚至塌陷，同时带走部分钼催化剂。3:氨氧化过程为高温过程，反应温度一般为800-900 X,在该温度下，催化剂钼与氧反应发生如下反应:Pt + O2 = PtO2。生成挥发性的氧化钼并被气流带走，造成钼的损耗。气流冲刷造成钼的机械损失是钼耗的另一原因。4:因反应为绝热反应，当气流分布不均造成温升超过880°C，或开车点火或脉冲进料时发生副反应:4NH3 + 6N0 = 5N2 + 6H20 ΔΗ= -1810.79 kj 发生瞬态高热反应产生大量热量，均会造成钼耗急剧增加。目前硝酸生产中，钼耗最低的双加压法也达0.12g/tNH3，导致钼耗成为仅次于原料氨耗的成本因素。减少钼耗，是硝酸行业发展的关键问题。
采用光催化还原沉积的方法，在二氧化钛或二氧化锆或氧化钨或氧化钥载体表面负载铂、钯、铑催化剂，用于氨氧化过程，技术方案如下：1.用溶胶-凝胶法制备粒径为Inm-1Omm的二氧化钛或二氧化锆或氧化钨或氧化钥的颗粒；2.将二氧化钛或二氧化锆或氧化钨或氧化钥的粉末加入至高压釜中，用水热法制备厚度为Inm-1mm片状或丝状或管状的二氧化钛或二氧化锆或氧化钨或氧化钥载体；3.用阳极氧化法处理管径或厚度为0.0Olmm-1Omm的片状、丝状或管状钛或锆或钨或钥金属，得到厚度为Inm-1OOOnm的二氧化钛或二氧化锆或氧化钨或氧化钥。其方法是将特定形状(片状或管状)先物理抛光(砂纸打磨)，然后用丙酮、二氯甲烷、无水乙醇等有机溶剂化学抛光，再将处理好的金属钛、锆放入含有硫酸铵(0.5M)、氟化铵(0.5%Wt)、氟化氢(0.5%fft)或混合液作为电解液(200ml)的电解池中作为阳极；4.在800-900 °C下煅烧后的二氧化 钛或二氧化锆或氧化钨或氧化钥加入含有钼、钯或铑的前驱体(氯钼酸、氯化钯、氯铑酸)溶液的表面皿，加入0.1ml甲酸或乙酸作为空穴捕收剂，将表面皿放至光反应器中，用500W汞灯照射5-10h，得到负载型金属催化剂，在10-100 ° C下烘干，即得所制催化剂。
相对于传统方法，本方法的优势为：1:催化剂生产成本降低，工艺简单。钼网催化剂Icm2需要消耗0.0389g钼，而采用负载法制备钼催化剂，Icm2催化剂只需负载0.00000126g钼。同时钼网制备需要专门机械，而负载型钼催化剂制备工艺简单，只需简单光源即可；2:催化剂性能更高。钼网催化剂比表面积为62.3cm2/g,而负载型钼催化剂比表面积可达10.384 m2/g。钼网催化剂工业操作温度为780-940° C，负载型钼催化剂操作温度为600-700 °C，低于 PtO2 升华温度 850°C；3:催化剂钼耗量小，使用寿命长，性能稳定。负载型钼催化剂操作温度低于钼氧化温度，连续操作800小时后其性能、形貌和负载量均无变化。