锆基复合氧化物的制备及其应用的研究进展

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《2024年铈锆复合氧化物催化剂制备及其对乙烷氧氯化反应性能研究》范文

《2024年铈锆复合氧化物催化剂制备及其对乙烷氧氯化反应性能研究》范文

《铈锆复合氧化物催化剂制备及其对乙烷氧氯化反应性能研究》篇一一、引言在石油化工行业中,乙烷氧氯化反应是一种重要的反应过程,广泛应用于生产氯乙烯、二氯乙烷等重要化学品。

催化剂作为该反应的关键因素,其性能的优劣直接影响到反应的效率和产物的质量。

近年来,铈锆复合氧化物因其独特的物理化学性质,在催化领域得到了广泛的应用。

本文旨在研究铈锆复合氧化物催化剂的制备方法及其对乙烷氧氯化反应性能的影响。

二、铈锆复合氧化物催化剂的制备(一)材料与试剂制备铈锆复合氧化物催化剂所需的主要材料包括氧化铈、氧化锆、有机溶剂等。

所有试剂均需为分析纯,购买自可靠的化学试剂供应商。

(二)制备方法本实验采用溶胶-凝胶法制备铈锆复合氧化物催化剂。

具体步骤包括:将氧化铈和氧化锆按一定比例混合,加入有机溶剂,经过搅拌、溶胶、凝胶、干燥、煅烧等步骤,最终得到铈锆复合氧化物催化剂。

三、催化剂对乙烷氧氯化反应性能的研究(一)实验方法在固定床反应器中,以空气为气源,加入一定量的乙烷和氧气,以制备的铈锆复合氧化物催化剂为研究对象,进行乙烷氧氯化反应实验。

通过改变催化剂的制备条件(如煅烧温度、氧化铈与氧化锆的比例等),探究催化剂性能的变化。

(二)实验结果与分析1. 催化剂性能评价:通过分析反应产物的组成和产率,评价催化剂的性能。

实验结果表明,当煅烧温度为X℃,氧化铈与氧化锆的比例为Y:Z时,制备的催化剂具有最佳的乙烷氧氯化反应性能。

此时,目标产物的产率和选择性均达到最高。

2. 催化剂表征:采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测定等手段对催化剂进行表征。

结果表明,最佳的催化剂具有较高的比表面积、良好的孔结构以及特定的晶体结构,这些因素共同促进了乙烷氧氯化反应的进行。

3. 反应条件优化:在确定的最佳催化剂基础上,进一步探究反应温度、压力、空速等条件对反应性能的影响。

通过优化反应条件,可以提高目标产物的产率和选择性,降低副反应的发生。

一种锆基mofs材料的制备方法及其应用与流程

一种锆基mofs材料的制备方法及其应用与流程

一种锆基mofs材料的制备方法及其应用与流程1. 简介MOFs是指由金属离子或者簇合物与有机配体构成的晶态材料,具有高比表面积、可调控的孔径大小和尺寸、高度可控的组成和结构、可控的表面化学性质等优异特点。

近年来,MOFs在能源、环境、催化、生物医药等领域得到了广泛的研究和应用。

锆基MOFs因其稳定性、生物相容性和多样的配位化学,成为了研究热点,可以用于药物载体、气体分离、催化剂等方面。

本文将介绍一种制备锆基MOFs材料的方法及其应用与流程。

2. 锆基MOFs的制备方法锆基MOFs的制备方法通常包括两种:一是溶剂热法,二是水热法。

2.1 溶剂热法以锆离子和有机配体为原料,在有机溶剂中进行热反应,生成锆基MOFs。

溶剂热法制备MOFs的优点是制备过程简单,产物纯度高,功能化和控制MOFs的合成相对容易。

2.2 水热法水热法是指在高温高压的水溶液中进行反应。

水热法制备MOFs的优点是无需有机溶剂,所制备的MOFs具有纯度高、孔道结构规则等性质,可以固定金属离子的状态,改善MOFs的物理化学性质。

3. 锆基MOFs的应用锆基MOFs材料在药物载体、气体分离、催化剂等方面有着广泛的应用。

3.1 药物载体由于锆基MOFs的稳定性和生物相容性,它们在药物传递中有着广泛的应用。

制备出的MOFs可以通过工程化方法来调节其孔道和微纳结构,从而实现对药物的封装、保护和释放。

研究表明,该材料可在药物的传递和治疗中发挥良好的效果。

3.2 气体分离MOFs作为一种多孔材料,可以通过孔道的大小、结构和化学性质来调节其分子筛效果。

MOFs可以利用其晶格规则有序的孔道结构,实现对气体的选择性吸附和分离,从而达到对有害气体的去除和对有用气体的提取等目的。

3.3 催化剂MOFs通常具有大量的低、中、高等孔道结构,以及良好的结晶性、表面反应活性和可控性,因此被广泛应用于催化领域。

锆基MOFs具有稳定的化学结构和较高的比表面积等优点,可以用作环保的催化剂,如可通过锆基MOFs产生的水分解来制备氢气等。

铈锆复合氧化物的研究、应用与展望

铈锆复合氧化物的研究、应用与展望
指标 直接 关 系到 产 品的催 化剂 涂 附性 能 的好坏 ,因 此也 被列 为性 能 指标 。另 外 ,对产 品 中影 响催 化 性
碱性条件下 ,三价铈在氧化剂作用下 向四价铈转化 过程中,存在过氧化铈等 中间态的铈化合物 。研究 发现 ,室温条件下 ,共沉淀法合成的铈锆氧化物在
温 度 高 于 10 0o 0 C,2h煅 烧 后 ,将 产 生 相 分 离 。 试 验研 究 和工业 实 践发 现 ,采用 反沉 淀 方法 能够 在
材 料 、高 强度 陶瓷 和致 冷材 料 等领 域具 有 广泛 的应
C O 在 贫 氧 区放 出 O,氧化 C 和 H e O C,在 富
氧区储存 O ,从而控制贵金属附近的气氛波动 ,使
空燃 比 AF稳 定在化 学计 量 平衡 附近 ,起 到扩 大空 /
燃 比窗 口的作用 ,保持催化剂 的催化活性 。同时 ,
关键词 :铈锆复合氧化物 ;应 用 ;制备工艺 ;市场 中图法分类号 : D 8 T93 文献标识码 : A 文章编号 : 0 8 5 3 ( 07 0 — 4— 5 10 — 9 9 2 0 ) 10 0 o
1 铈锆复合氧化物的应 用概 况
铈锆复合氧化物在催化材料、传感器材料 、电 极材料、光学材料 、半导体材料、燃料 电池、结构
收 稿 日期 :20 — 0 2 0 6 1— 5
作者简介 :龙志奇 ,男 ,17 年生 ,教授 ,北京有色金属研究总院矿物资源与冶金材料研究所 ,北京 10 8 , 91 0 0 8
电 话 :0 0 82 18 1— 2 4 8 1
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大 ,则铈锆复合氧化物 的抗老化性能越好 。当然 , 产品的平均粒度、粒度分布、松装密度等表观物理

《多孔锆基氧化物材料的制备及性能研究》

《多孔锆基氧化物材料的制备及性能研究》

《多孔锆基氧化物材料的制备及性能研究》篇一一、引言多孔锆基氧化物材料因其独特的物理化学性质,在催化、吸附、电池材料等领域具有广泛的应用前景。

近年来,随着材料科学技术的不断发展,多孔锆基氧化物材料的制备技术及性能研究逐渐成为材料科学领域的研究热点。

本文旨在探讨多孔锆基氧化物材料的制备方法及其性能研究,为该类材料的应用提供理论依据。

二、多孔锆基氧化物材料的制备多孔锆基氧化物材料的制备主要采用溶胶-凝胶法、水热法、模板法等方法。

其中,溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法。

该方法通过金属盐与有机配体的配位反应,形成溶胶,再经过凝胶化、干燥、煅烧等过程,得到多孔锆基氧化物材料。

具体制备步骤如下:1. 配置金属盐溶液和有机配体溶液;2. 将金属盐溶液与有机配体溶液混合,进行配位反应,形成溶胶;3. 将溶胶进行凝胶化处理,得到凝胶体;4. 对凝胶体进行干燥、煅烧等处理,得到多孔锆基氧化物材料。

此外,水热法和模板法也是制备多孔锆基氧化物材料的常用方法。

水热法是在高温高压的水环境中进行反应,通过控制反应条件,制备出具有特定形貌和结构的多孔锆基氧化物材料。

模板法则是利用模板的空腔或表面结构,控制材料的形貌和结构,从而制备出具有特定性能的多孔锆基氧化物材料。

三、多孔锆基氧化物材料的性能研究多孔锆基氧化物材料具有较高的比表面积、良好的化学稳定性和热稳定性等优点,使其在催化、吸附、电池材料等领域具有广泛的应用前景。

本文将重点研究其催化性能和吸附性能。

1. 催化性能研究多孔锆基氧化物材料具有较高的催化活性,可应用于多种催化反应中。

通过对比实验和理论计算,研究其催化反应机理及活性来源。

同时,探究不同制备方法、不同掺杂元素对催化性能的影响,为优化催化剂的制备提供理论依据。

2. 吸附性能研究多孔锆基氧化物材料具有较高的比表面积和丰富的孔道结构,使其在吸附领域具有广泛应用。

通过实验和模拟计算,研究其吸附机理及影响因素。

同时,探究不同掺杂元素、不同孔径大小对吸附性能的影响,为优化吸附材料的制备提供指导。

《多孔锆基氧化物材料的制备及性能研究》范文

《多孔锆基氧化物材料的制备及性能研究》范文

《多孔锆基氧化物材料的制备及性能研究》篇一一、引言多孔锆基氧化物材料因其独特的物理化学性质,在催化、吸附、电池材料等领域具有广泛的应用前景。

近年来,随着材料科学技术的不断发展,多孔锆基氧化物材料的制备技术及性能研究已成为材料科学领域的研究热点。

本文旨在详细介绍多孔锆基氧化物材料的制备方法,并对其性能进行深入研究。

二、多孔锆基氧化物材料的制备多孔锆基氧化物材料的制备主要包括溶胶-凝胶法、水热法、模板法等。

本文采用模板法制备多孔锆基氧化物材料。

1. 实验材料与设备实验材料包括氧化锆、模板剂(如聚乙烯醇等)、溶剂(如乙醇、水等)。

实验设备包括搅拌器、烘箱、高温炉等。

2. 制备过程(1)将氧化锆与模板剂溶解于溶剂中,形成均匀的溶液;(2)将溶液在搅拌器上搅拌,使溶剂挥发,形成凝胶;(3)将凝胶在烘箱中干燥,去除剩余的溶剂;(4)将干燥后的凝胶在高温炉中进行煅烧,得到多孔锆基氧化物材料。

三、多孔锆基氧化物材料的性能研究1. 结构性能通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对多孔锆基氧化物材料的结构进行表征。

结果表明,制备的多孔锆基氧化物材料具有较高的比表面积和良好的孔结构。

2. 催化性能以某有机反应为例,考察多孔锆基氧化物材料的催化性能。

实验结果表明,多孔锆基氧化物材料具有良好的催化性能,能够有效促进有机反应的进行。

3. 吸附性能以某气体吸附为例,考察多孔锆基氧化物材料的吸附性能。

实验结果表明,多孔锆基氧化物材料具有较高的吸附容量和较快的吸附速率。

四、结论本文采用模板法制备了多孔锆基氧化物材料,并对其结构性能、催化性能和吸附性能进行了深入研究。

实验结果表明,制备的多孔锆基氧化物材料具有较高的比表面积、良好的孔结构和优异的性能。

这些研究结果为多孔锆基氧化物材料在催化、吸附、电池材料等领域的应用提供了重要的理论依据和实验支持。

五、展望未来,随着材料科学技术的不断发展,多孔锆基氧化物材料的制备技术将更加成熟,其应用领域也将进一步拓展。

《多孔锆基氧化物材料的制备及性能研究》

《多孔锆基氧化物材料的制备及性能研究》

《多孔锆基氧化物材料的制备及性能研究》篇一一、引言随着现代材料科学技术的快速发展,多孔材料因其具有高的比表面积、优异的吸附性能以及良好的化学稳定性等特点,在催化剂、能源储存和环保等领域中展现出广阔的应用前景。

锆基氧化物作为一类重要的多孔材料,其具有优良的物理和化学性质,得到了广泛的关注。

本文将针对多孔锆基氧化物材料的制备方法、性能及其应用进行详细的研究和探讨。

二、多孔锆基氧化物材料的制备多孔锆基氧化物材料的制备方法多种多样,常见的有溶胶-凝胶法、水热法、模板法等。

本文将主要介绍溶胶-凝胶法制备多孔锆基氧化物材料的过程。

1. 实验材料与设备实验材料主要包括氧化锆、溶剂(如乙醇、水等)、催化剂(如盐酸、硝酸等)以及其他添加剂。

实验设备包括磁力搅拌器、烘箱、高温炉等。

2. 制备过程(1)将氧化锆溶解在溶剂中,形成均匀的溶液;(2)加入催化剂及其他添加剂,调节溶液的pH值;(3)通过磁力搅拌器进行搅拌,使溶液发生溶胶-凝胶转化,形成凝胶;(4)将凝胶进行干燥、煅烧,得到多孔锆基氧化物材料。

三、多孔锆基氧化物材料的性能研究1. 结构性能通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段,对多孔锆基氧化物材料的晶体结构、形貌及孔结构进行表征。

结果表明,制备得到的锆基氧化物材料具有高的比表面积、良好的孔结构以及优异的结晶度。

2. 化学性能通过测定材料的吸附性能、催化性能以及化学稳定性等,研究其化学性能。

实验结果表明,多孔锆基氧化物材料具有优异的吸附性能和良好的催化活性,同时具有较高的化学稳定性,能够在恶劣的环境下保持其性能的稳定。

四、应用领域多孔锆基氧化物材料在催化剂、能源储存和环保等领域具有广泛的应用。

例如,可以作为催化剂载体,提高催化剂的活性和选择性;可以作为锂离子电池的电极材料,提高电池的能量密度和循环稳定性;还可以用于废水处理、空气净化等领域。

五、结论本文通过溶胶-凝胶法制备了多孔锆基氧化物材料,并对其结构性能和化学性能进行了研究。

铈锆复合氧化物的制备及储氧能力的研究进展

铈锆复合氧化物的制备及储氧能力的研究进展

铈锆复合氧化物的制备及储氧能力的研究进展??材料工程摘要:CeO2是三效催化剂的所必需的材料之一,文章在基于CeO2的储氧能力和催化能力基础之上,对CeO2掺杂锆基氧化物对其热稳定性、储氧能力、晶格变化进行分析。

并进一步了讨论铈锆复合氧化物制备的研究现状,并展望其应用于治理废气的发展前景。

关键词:铈锆复合氧化物;三效催化剂;储氧能力;热稳定性引言近年来,我国日趋严重的雾霾天气备受关注,尤以北方地区空气污染最为严重。

据调查,我国空气污染问题60%以上来自煤和油的燃烧,能源结构的改善以及废气处理处理技术的研究迫在眉睫。

铈锆材料作为高效的三效催化剂对废气有良好处理能力[1]。

随着法规排放的日益严格,对铈锆基复合氧化物的OSC性能、热稳定性及催化性能等提出了越来越高的要求。

1、CeO2的储氧能力机理20世纪80年代以来, CeO2 作为催化助剂广泛应用于TWC 中, 主要是因为Ce4+ /Ce3+存在较好的可逆转化而具有独特的储放氧能力(OSC)。

在贫氧时, CeO2可以提供CO 和HC 氧化所需要的氧; 在富氧时, CeO2- x可以储存氧, 确保N Ox 被CO 和HC 还原, 从而使催化剂始终保持最佳催化效能。

在实际应用中催化剂通常需耐1000℃以上的高温, 而高温下纯CeO2会发生严重烧结导致其OSC性能下降甚至丧失, 加之其低温下不易被还原, 从而限制了CeO2的应用[2]。

2、金属改性Ce基金属氧化物对CeO2的掺杂改性主要是基于引入外来离子带来的尺寸效应及电价平衡效应和元素自身具有的氧化还原性。

对CeO2改性的效果跟掺杂的元素、掺杂量和制备方法等有关。

大量研究表明Zr4+的掺杂改性效果最好, 目前CeO2-ZrO2复合氧化物( 以下简称CZ)已成为最常用的储放氧材料。

早期,对铈基储氧材料研究较多的是CeO2-ZrO2固溶体,国内外关于CeO2-ZrO2复合物的专利也很多。

大量的研究认为Zr4+对CeO2的改性效果尤佳,离子半径较小的Zr4+(0.084 nm)取代了离子半径较大的Ce4+(0.097 nm),引起CeO2 晶格畸变,一方面可形成更多缺陷和晶格应力,另一方面可以补偿由Ce 4+向Ce 3+变化引起的体积膨胀,从而降低氧离子扩散的活化能,有利于体相氧的迁移和扩散,提高其氧化还原性能。

含锆复合氧化物催化剂的制备方法研究进展

含锆复合氧化物催化剂的制备方法研究进展

含锆复合氧化物催化剂的制备方法研究进展张宏;白英芝;王海彦【摘要】复合氧化物因其优异的物化性能引起研究者的极大兴趣,而含锆的复合氧化物在催化加氢脱硫、加氢脱芳烃、环己酮肟气相Beckmann重排反应、有机污染物脱除等方面应用广泛.文章综述了含锆复合氧化物催化剂的三种主要制备方法(溶胶凝胶法、水热合成法、共沉淀法)以及这三种方法的缺陷与优势,也简要介绍了一些其他的制备方法.【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】4页(P35-38)【关键词】ZrO2;复合氧化物;制备方法;应用【作者】张宏;白英芝;王海彦【作者单位】辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛 266555;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛 266555【正文语种】中文【中图分类】TQ426.64液体酸催化剂因成本较低、使用方便普遍用于化工生产。

但在环境问题日益受到广泛重视的今天,其具有腐蚀设备、副反应多、选择性差等缺点,无法满足清洁能源及绿色化工等需要。

寻找具有优异性能的替代品成为研究者们关注的热点。

ZrO2复合氧化物作为一种新型材料现已广泛应用于加氢脱硫、加氢脱芳烃、煤和石油的燃烧催化、环保、光催化分解水制氢等方面。

由于ZrO2具有高熔点、氧化性、还原性、使用温度高等优点[1],且同时具有氧化、还原性,在催化、高温耐火材料等方面体现优异性能而备受关注。

单一ZrO2已不能满足使用需求,因此,性能优良、适宜比表面积和孔道结构的ZrO2复合氧化物的合成是其应用和研究发展的必然趋势[2-4]。

含锆复合氧化物催化剂不仅可以增大氧化物比表面积、热稳定性,还能提高催化性能[5]。

因此,ZrO2作为催化剂展示出相当广泛的应用前景,具有理论研究价值。

锆镍复合氧化物

锆镍复合氧化物

锆镍复合氧化物全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:锆镍复合氧化物是一种重要的新型材料,具有许多优良特性使其在多个领域得到广泛应用。

本文将介绍锆镍复合氧化物的性质、制备方法、应用领域以及未来的发展趋势。

锆镍复合氧化物是一种由锆和镍元素组成的复合材料,其晶体结构为尖晶石结构,具有高度的晶体稳定性和化学稳定性。

锆镍复合氧化物具有较高的硬度、耐磨性和耐高温性能,因此在诸如陶瓷、涂层材料和电子材料等领域得到广泛应用。

锆镍复合氧化物的制备方法主要包括固相反应法、溶胶-凝胶法和化学沉淀法等。

固相反应法是一种常用且简便的制备方法,通过将锆和镍的化合物在高温条件下反应得到锆镍复合氧化物。

溶胶-凝胶法则是利用溶液中存在的金属离子在凝胶生成之前发生水解和缩合得到锆镍复合氧化物。

锆镍复合氧化物在陶瓷制品中的应用是其主要领域之一。

由于其硬度高、热膨胀系数低以及耐高温性能,锆镍复合氧化物可以用于制备各类陶瓷制品,如高档瓷砖、瓷器和陶瓷刀具等。

在电子材料领域,锆镍复合氧化物还被广泛应用于电子陶瓷、电子封装材料以及热敏电阻器等器件的生产中。

未来,随着科技的不断进步和人们对新材料的需求增加,锆镍复合氧化物有望在更多领域得到应用。

在生物医学领域,锆镍复合氧化物可以作为人工骨骼材料以及生物陶瓷材料应用于人体植入器件中,为人类的健康事业提供更多帮助。

锆镍复合氧化物还可以在环保领域发挥重要作用,例如用作高性能催化剂或燃烧催化剂,减少工业排放对环境的影响。

第二篇示例:锆镍复合氧化物是一种重要的新型功能材料,具有较高的热稳定性、化学稳定性和电化学性能,被广泛应用于储能器件、传感器、催化剂等领域。

本文将从锆镍复合氧化物的结构、性能及应用等方面介绍该材料。

一、结构锆镍复合氧化物是由锆氧化物和镍氧化物两种化合物组成的复合材料,常见的结构包括立方相、六角相等。

在这两种结构中,不同原子的排列方式会影响材料的性能,比如六角相的锆镍复合氧化物具有更高的离子导电性能,而立方相的材料则表现出更高的热稳定性。

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2015 年第44 卷第11 期·1403·石油化工PETROCHEMICAL TECHNOLOGY进展与述评[收稿日期] 2015 - 05 - 18;[修改稿日期] 2015 - 08 - 04。

[作者简介] 席慧瑶(1990—),女,黑龙江省齐齐哈尔市人,硕士生,电话 0459 - 6503499,电邮 294636698@ 。

锆基复合氧化物的制备及其应用的研究进展席慧瑶,所艳华,汪颖军,王时宇,祖新月,孙羽佳(东北石油大学 化学化工学院,黑龙江 大庆 163318)[摘要] 综述了ZrO 2基复合氧化物的各种制备方法及其在加氢精制、光催化、汽车尾气净化等方面的应用。

指出利用溶胶-凝胶法、柠檬酸络合法和沉淀法制备T iO 2-ZrO 2,CeO 2-ZrO 2,Al 2O 3-ZrO 2等锆基复合氧化物过程中存在的优点和不足;对在制备过程中影响锆基复合氧化物性能的因素(如焙烧温度、摩尔比、干燥方法等)进行了阐述和分析;提出在今后的研究工作中需要从工业化的角度研究锆基复合氧化物的制备方法及其应用,促进锆基复合氧化物的工业化生产。

[关键词] 锆基复合氧化物催化剂;加氢精制;光催化;汽车尾气净化[文章编号] 1000 - 8144(2015)11 - 1403 - 06 [中图分类号] TQ 426 [文献标志码] AProgresses in Preparation and Application of ZrO 2-Based Composite Oxide CatalystsXi Huiyao ,Suo Yanhua ,Wang Yingjun ,Wang Shiyu ,Zu Xinyue ,Sun Yujia(College of Chemistry & Chemical Engineering ,Northeast Petroleum University ,Daqing Helongjiang 163318,China )[Abstract ] Various preparation methods for ZrO 2-based composite oxide catalysts and their application in hydrorefi ning ,photo-catalysis and automobile exhaust purifi cation were reviewed. The advantages and disadvantages of the sol-gel method ,citric acid complex method and precipitation method for the preparation of TiO 2-ZrO 2,CeO 2-ZrO 2,Al 2O 3-ZrO 2 and other ZrO 2-based composite oxides were discussed. The eff ects of calcination temperature ,mole ratio of raw materials and drying methods in the preparation processes on the activities of the ZrO 2-based composite oxide catalysts were analyzed. It was put forward that ,in the future ,the development trend would be the industrialization of the preparation methods for the ZrO 2-based composite oxide catalysts.[Keywords ] zirconia-based composite oxide catalyst ;hydrorefi ning ;photo-catalysis ;automobile exhaust purifi cation对于负载型催化剂,载体对催化剂的催化性能有重要的影响。

ZrO 2具有熔点高、强度大及耐磨损等优点,是唯一一种同时具有酸性、碱性、氧化性和还原性的化合物,因此作为催化剂或催化剂载体目前已经得到了广泛的应用[1]。

但纯ZrO 2存在比表面积小、表面酸度弱等缺点,不适合应用于工业生产中,一些研究者选择在ZrO 2中掺杂含有p 或d 轨道的金属原子(如Ti ,Ce ,Al ,Si 等),不同金属原子的引入会对ZrO 2的性质造成不同的改变,如引入金属原子Ti 会增加复合氧化物载体的比表面积,从而提高催化剂的活性;引入稀土金属原子(如Ce 等)会提高载体的热稳定性和储氧能力;引入含有酸性位的金属原子(如Al 等)会使复合氧化物载体的吸附能力和表面酸性增大。

掺杂这些金属原子的锆基复合氧化物具有较高的织构性能和催化性能,可以作为催化剂应用到不同的研究体系中,起到高效催化的作用[2-5]。

毛东森等[6]指出以复合氧化物为载体不仅可以克服以单一氧化物为载体的缺点和不足,而且可以提高催化剂的比表面积、表面酸碱性和热稳定性。

目前,以锆基复合氧化物为载体的·1404·2015 年第44 卷石油化工PETROCHEMICAL TECHNOLOGY催化剂已经被广泛的应用于加氢精制、光催化、汽车尾气净化等方面。

本文主要综述了TiO 2-ZrO 2,CeO 2-ZrO 2,Al 2O 3-ZrO 2等锆基复合氧化物载体的制备及在催化反应中应用的研究进展。

1 ZrO 2基复合氧化物的制备ZrO 2基复合氧化物的制备首先是利用金属盐溶液或醇盐溶液制得其前体氢氧化物,然后将所得到的沉淀通过老化、过滤、洗涤、干燥和焙烧即可制得ZrO 2基复合氧化物。

前体氢氧化物的制备方法主要有溶胶-凝胶法、柠檬酸络合法及沉淀法等。

1.1 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是用有机金属化合物作前体,在醇中溶解形成均匀的溶液并进行水解、缩合反应,形成均匀稳定的透明溶胶体系,在一定温度下溶胶经陈化胶粒间慢慢聚集在一起,形成三维空间网络结构的凝胶,最后经干燥处理制成产品[7]。

由于溶胶-凝胶法具有反应物混合均匀、反应温度低、可以均匀掺杂微量元素且体系中组分的扩散在纳米范围内等优点,因此在制备玻璃、陶瓷、薄膜、纤维、复合材料等方面获得重要应用,更广泛用于制备纳米粒子。

龚云等[8-9]以正丙醇锆和钛酸丁酯作为原料采用溶胶-凝胶法制备钛锆基复合氧化物载体,通过N 2吸附-脱附、XRD 、TEM 和EDS 等表征手段可以看出,钛锆基复合氧化物载体的比表面积增大,载体呈非晶状态且具有蠕虫状的均匀孔道。

李丽娜等[10]采用改进的溶胶-凝胶法制备钛锆基复合氧化物载体,该方法是在传统的溶胶-凝胶法的基础上加入少量模板剂,如十六烷基三甲基溴化铵,从而改进了粒子的孔结构,增大了载体的比表面积和表面酸性,从而导致MoP/TiO 2-ZrO 2催化剂的加氢脱硫效果明显增强,脱硫率可达99.34%。

郑华艳等[11]利用溶胶-凝胶法制备SiO 2 -ZrO 2复合氧化物载体,但是以正硅酸乙酯和氧氯化锆为原料,在体系中引入了氯离子,影响了催化剂的织构性能。

溶胶-凝胶法也存在一些缺点,如原料价格比较昂贵、制备过程所需时间较长及在干燥过程中微孔收缩等,使其很难在工业上得到广泛应用。

1.2 柠檬酸络合法柠檬酸络合法[12]是通过螯合作用将柠檬酸与金属离子络合,再通过酯化成链合成多组分复合氧化物。

由于柠檬酸带有3个羧酸根和1个羟基,可以与金属离子1∶1地发生络合反应,然后羟基与羧酸根酯化将单一的柠檬酸聚合成链,形成凝胶,最后通过焙烧将柠檬酸除去,得到均匀分散的多种金属组分,有利于在更低的温度下形成特殊晶相或固溶体[13]。

朱昌权等[14-15]采用柠檬酸络合法制备CeO 2-ZrO 2复合氧化物载体,实验结果表明,Zr 4+进入CeO 2晶格中形成Ce 0.7Zr 0.3O 2固溶体,使载体的比表面积增大;负载Cu 后, Ce 0.2Zr 0.8Cu 0.5O 2-λ催化剂的低温活性明显提高,并且在贫燃情况下具有更高的三效催化性能。

姚青等[16]将柠檬酸络合法与溶胶-凝胶法结合起来,以柠檬酸为胶凝剂,通过干燥、焙烧等步骤获得高比表面积和高储氧能力的铈锆固溶体,用其作载体制得的催化剂催化活性明显增强。

柠檬酸络合法广泛应用于实验室制备导电材料、复合材料、燃料电池等,但柠檬酸因在焙烧过程中会膨胀,造成粉体四溅难以控制,因此该方法在工业生产中受到局限。

1.3 沉淀法20世纪80年代起,沉淀法开始被广泛应用于铁电材料、超导材料、冶金粉末、功能陶瓷材料、结构陶瓷材料、颜料、薄膜及复合氧化物材料的制备。

沉淀法有两种,分为共沉淀法和均匀沉淀法。

其中,共沉淀法是将两种以上金属离子的混合溶液与沉淀剂作用,同时形成含有集中金属组分的沉淀物[17]。

共沉淀法具有制备工艺简单、成本低、制备条件易于控制、合成周期短等优点,但沉淀剂的加入可能会使局部浓度过高,产生团聚或组成不够均匀等缺点。

共沉淀法分为正向共沉淀法和反向共沉淀法。

将沉淀剂(氨水等)加入到含有金属盐的混合溶液中的方法为正向共沉淀法,溶液的pH 由1~2逐渐增大到一定值(pH>8);而反向共沉淀法则是将含金属盐的混合溶液缓慢滴入到氨水中,使得溶液的pH 由12~14逐渐减小。

韩锋等[18]研究了正向、反向共沉淀法对Pr 2Zr 2O 7纳米粒子表现活化能的影响。

研究结果表明,反向共沉淀法制备的复合氧化物具有更好的晶型、更高的表观活化能和Pr 2Zr 2O 7纳米粒子晶粒生长活化能,因此反向共沉淀法优于正向共沉淀法。

均匀沉淀法是将待沉淀溶液与沉淀剂(如尿素)母体充分混合,形成一个十分均匀稳定的体系,然后通过温度的调节作用,将沉淀剂母体加热分解,使其变为沉淀剂,从而使金属离子产生均匀·1405·第11 期席慧瑶等. 锆基复合氧化物的制备及其应用的研究进展沉淀[19]。

均匀沉淀法克服了由外部向溶液中直接加入沉淀剂而造成局部沉淀剂不均匀性的缺点,但仍不能避免后沉淀和混晶共沉淀等现象。

Maity 等[20]和Sohn等[21]均以TiCl4和ZrOCl2为原料,分别利用均匀沉淀法和共沉淀法制备一系列TiO2-ZrO2复合氧化物,两种制备方法相比,以均匀沉淀法制备的钛锆基复合氧化物具有更大的比表面积和表面酸性(见表1)。

当焙烧温度为500℃时催化剂具有较大的比表面积、酸度和孔体积。

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