[NSFC]磷酸盐陶瓷催化剂载体

（4）出版物/文献/信息传播事务费
2.0000 用于资料检索、发表论文、申请专利
（5）其他
0.0000
2．实验材料费
3.5000
（1）原材料/试剂/药品购置费
2.0000 用于购买制备载体和催化剂的试剂和原材料
（2）其他
1.5000 购买催化剂活性检验用的 CO、O 、N 和比表面测定用的液 N 、H
关 键 词(用分号分开，最多 5 个) NZP 族磷酸盐陶瓷，催化剂载体，抗热震性能
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项目组主要成 员
国家自然科学基金申请书
编号
姓名
出生年月 性别 职 称 学 位
单位名称
1 祝琳华
1967 年 7 月 女 副教授 硕士 昆明理工大学
2 廖学品
1963 年 10 月 男 教授
硕士 昆明理工大学
综上所述，NZP 族磷酸盐陶瓷从材料的结构特征到热膨胀性能等方面都具备了作为 优良的抗热震催化剂载体的前提条件，所以将其开发为新的催化剂载体材料是一项很有 意义的工作，而此项工作目前国内外尚未见具体的研究报道，仅简单提及 NZP 族材料有 此应用前景。如果研究证实 NZP 族磷酸盐陶瓷能使负载的贵金属具有良好的活性，则可 望成为现行三效贵金属催化剂载体的一个有竞争力的替代材料。即便研究结果表明 NZP 族材料表面仍需涂覆活性 Al2O3，才能使贵金属催化剂的活性满足要求，那么，NZP 族磷 酸盐材料作为继堇青石之后的另一个候选基底材料，无论在抗热震性能还是机械强度、 热稳定性和化学稳定性方面，都完全可以和堇青石相媲美，尤其是对充分利用云南省丰 富的磷资源生产高附加值的精细磷酸盐材料有实用价值。
位
信 息
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单位名称
代码
项目名称 新型抗热震NZP族磷酸盐陶瓷催化剂载体的制备研究 项
目
资助类别
面上项目
亚 类 说 明 地区科学基金项目
基 附注说明
本 学科代码 B060409:催化剂工程
E021304:其他无机非金属类材料
信 基地类别 息 预计研究年限 2004 年 1 月 — 2006 年 12 月
E-mail ding5601@163.net
信传
真
个人网页
息 工 作 单 位 昆明理工大学\生物与化学工程学院化工系
在研项目批准号
依 托名
称 昆明理工大学
单
位 信
联
系
人
侯竞斌
息
电
话 0871-5192340
代 码 65009301 E-mail Lzshen@km169.net. 网站地址
合
作
单 [在此录入修改]
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国家自然科学基金申请书
经费预算
(单位:万元)
科
目
预算金额
备注（计算依据与说明）
一．研究经费
17.0000
1．科研业务费
7.5000
（1）测试/计算/分析费
2.0000 主要用于催化剂的表征测试
（2）能源/动力费
0.5000 实验室水电费
（3）会议费/差旅费
3.0000 调研、参加学术会议
3 杨劲
1968 年 6 月 女 讲师
硕士 昆明理工大学
4 角仕云
1963 年 2 月 男 教授
硕士 昆明理工大学
5 李沪萍
1964 年 6 月 女 副教授 硕士 昆明理工大学
6 罗康碧
1964 年 2 月 女 副教授 硕士 昆明理工大学
7 [在此录入修改]
电话
0871-51923 40
0871-51923 40
项(如目果名您称是：W新o型rd抗97热用震户N，ZP继族续磷执酸行盐以陶下瓷步催骤化)剂载体的制备研究 2)关申闭本请文者档：，祝重琳新华打开本文档 电话：0871-5192340 3)点依击托"启单用位宏："昆按明钮理，工即大可学开始填写本文档或打印了
通讯地址：云南省昆明市学府路 253 号
邮政编码：650093
长期以来，对该族材料的研究主要集中在粉体制备和低热膨胀特性方面，且国外报 道的粉体制备方法多为溶胶 -凝胶法，而本项目组在前期工作中 用简单易行的共沉淀法 合成了平均粒径 2μm 左右的超细 NZP 族化合物的粉体，通过低分子有机溶剂分散，很 好地解决了粉体制备中的团聚问题[１3]，为工业化生产奠定了基础，并完成了粉体的成型、 烧结条件的研究和烧结体抗压性、抗热震性及热膨胀特性的研究（前期制备的 NZP 族陶 瓷样品的最高抗压强度可达 288Mpa）。
其他经费资助（含部门匹配）
0.0000
合
计
0.0000
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国家自然科学基金项目申请书
报告正文
（一）立项依据与研究内容（4000-8000 字）：
1、项目的立项依据
适合作为催化剂活性组分的过渡金属中，八个贵金属占了很大比例，而贵金属常负 载在较大比表面积载体上，故载体是负载型贵金属催化剂的一个重要组成部分，它既能 减少贵金属用量，降低催化剂成本，又能提高贵金属催化剂的活性表面积、机械强度和 热稳定性，延长催化剂的使用寿命，同时，载体的性质对活性组分的状态、催化活性及 选择性也会产生重要的影响[1][2]。
0.0000
1．项目组成员出国合作交流
0.0000
2．境外专家来华合作交流
0.0000
三．劳务费
2.0000
四．管理费
1.0000 按规定提取
五．其他
0.0000
经费总预算
20.0000
申请经费
20.0000
自然科学基金其他项目资助经费
0.0000
其他经费来源（单位：万元） 国家其他计划资助经费
0.0000
0871-51923 40
0871-51923 40
0871-51923 40
0871-51923 40
E-mail
ding5601@163.net
xpliao@163.com yangjin621@yahoo.com .cn jsyjsybt@public.km.y n.cn hpli@163.net
解除保护(P)
学科代码：
受理部门： 收件日期： 受理编号：
B060409
国家自然科学基金
申请书
您现在资还助不类能别填：写面文上档项或目打印，请根据以下三个步骤操作：
亚类说明：地区科学基金项目 1)如果您是 Word2000 或以上版本用户，请把 Word 宏的安全性设为:"中"
附注说明： 方法: Word 菜单->工具->宏->安全性->安全级,设置为"中"
3．仪器设备费
2.5000
Fra Baidu bibliotek
（1）购置
0.5000 购买低值易耗品
（2）试制 4．实验室改装费 5．协作费
2.0000 2.5000 1.0000
改装现有小型固定床反应装置用于催化剂活性检验
用于对实验室进行简单的装修和改造，以防止某些设备受潮和腐 蚀 用于对外联络
6．其他
0.0000
二．国际合作与交流费
fuh@ynmail.com
项目分工 项目负责人
每年工 作时间 （月）
8
研究方案指 导
6
载体制备试 验研究
6
活性检验方 案指导研究
6
催化剂制备 试验研究
6
催化剂活性 评价
6
8 [在此录入修改]
9 [在此录入修改]
10 [在此录入修改]
总人数
高级
中级
初级
博士后
博士生
硕士生
6
5
1
0
0
0
0
说明: 1. 高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请者负责填报，总人数自动生成。 说明: 2. 第一人必须是申请者，信息从前面自动读入。
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国家自然科学基金项目申请书
此外，由于 NZP 族磷酸盐陶瓷热膨胀系数的可设计性，使它能够与多种材料的热膨 胀性能相匹配，这一独特的优点在设计整体式微通道催化反应器[7]方面同样具有潜在的 应用价值。
对 NZP 族磷酸盐陶瓷研究较为深入的是美国和日本，已经合成的 NZP 族陶瓷包括碱 金属系列的 MZr2P3O12（M=Li,Na,K,Rb,Cs）和碱土金属系列的 MZr4P6O24（M=Mg,Ca,Sr,Ba） [8][9]，国内二十世纪 90 年代才开始对 NZP 族材料的研究报道。本项目组在前期研究中应 用材料设计的概念，设计并制备出两个系列的 NZP 族陶瓷 Ca1-xBaxZr4P6O24（0<x<1.0）和 Sr1-xK 2xZr4P6O24（0<x<1.0）,通过组成的调整实现了热膨胀系数从负值到正值的连续可 调，并得到三个零膨胀材料，20-1000℃的平均线膨胀系数分别为 - 0.8×10-6/℃、0.6 ×10-6/℃和 0.2×10-6/℃，具有良好的抗热震性能[10][11]。已有研究表明，孔结构的存在 并不影响材料的热膨胀特性[12]。
若能够找到一种可同时赋予三效贵金属催化剂良好的活性和抗热震性能的载体材 料，则有望成为现在使用的 Al2O3/堇青石复合载体的一个极具竞争力的替代材料。
NZP 族磷酸盐陶瓷正好具备了这样的可能性，依据有两个， 其一，NZP 族材料是一 类具有三维网状结构但组成不同的新型结构功能陶瓷材料[6]，母体组成为 NaZr2P3O12（简 称 NZP）,它性能上最大的特点是热膨胀系数可设计，即通过组成的调整，能使平均热膨 胀系数从负值到正值连续变化，可获得抗热震性能良好的零膨胀材料，若将 NZP 族磷酸 盐陶瓷开发为载体材料，可使以它为载体的催化剂能够承受温度急剧变化所带来的热冲 击，不会因膨胀或收缩而粉碎，从而提高催化剂的使用寿命。其二，NZP 族磷酸盐陶瓷 在晶体的空间结构上也具备了开发为载体材料的可能性，其晶体结构中由 PO4 四面体和 ZrO6 八面体以共顶点方式形成的三维网络通道中存在三类空隙 [6]，这些空隙可以被不同 的金属离子占据，这样的空间结构特征为其作为催化剂载体提供了极大的可能性。我们 项目组对所制备的经过 900℃煅烧的 NZP 族材料用氮吸附法测试了比表面积，结果为 60m2/g 至 150 m2/g 之间，适合作为催化剂载体，而且通过降低煅烧温度还可以使比表面 积增大。
本项目组拟在前期研究成果的基础上，选择具有零膨胀或低热膨胀特性的 NZP 族磷 酸盐材料，将其进一步开发为新的催化剂载体材料，对这种新的载体进行表征，为催化 剂设计提供基础数据（如比表面、孔径、比孔容等 ）；然后以磷酸盐陶瓷为载体，采用 浸渍法制备负载型三效贵金属催化剂，表征所制备的催化剂，以净化汽车尾气的的催化 氧化反应为模型反应，在小型固定床反应器中进行催化剂活性检验，研究载体性质对催 化剂活性的影响，为工业催化剂设计提供新型抗热震载体材料。
单位电话：0871-5192340
E-mail ：ding5601@163.net
申报日期：
2003 年 3 月 6 日
国家自然科学基金委员会
国家自然科学基金申请书
基本信息
申姓
名 祝琳华
请学
位 硕士
性别 女
出生 年月
1967 年 7 月
民 族 汉族
职称 副教授
主要研究领域 精细磷酸盐陶瓷材料
者电
话 0871-5192340
目前，汽车尾气中所含的 CO、HC、NOX 三种污染物的净化采用以贵金属 Pt、Rh、Pd 为活性组分的三效催化剂［3］［4］[5 ]，由于汽车尾气温度不恒定，启动时温度低，加速时温 度可高达 1000℃，且处于不断的震动中，因此要求载体具有优良的抗热震、抗机械震动 性能和大的比表面积。现在使用的载体是在蜂窝状的堇青石上涂覆活性 Al2O3 后形成的 一个复合载体，使用这种载体存在两个问题，首先是现阶段国内自行生产的载体性能不 好，用进口的载体材料使催化剂成本上升；其次，由于 Al2O3 的热膨胀系数较大，抗热 震性能差，而直接在堇青石上负载贵金属则催化剂的活性不好，故需要借助低热膨胀材 料堇青石作为基底，将比表面积较大的活性 Al2O3 涂覆其上，这使催化剂的生产工序变 得复杂，而且，涂覆 Al2O3 的过程中，由于 Al2O3 悬浮料浆浓度会发生改变，影响了涂层 质量的稳定性。
研究属性 应用基础研究
总预算经费 20 万元
申请经费 20 万元
项目研究内容和意义简介（限 400 字）：在前期已经成功研制出具有零膨胀特性的抗热震性 摘 能良好的 NZP 族磷酸盐陶瓷的基础上，进一步将此类材料开发为新的催化剂载体材料。本
项目以净化汽车尾气的三效贵金属催化剂为应用目标，用共沉淀法制备具有零膨胀或低热 膨胀性能的 NZP 族磷酸盐载体，用浸渍法在载体上负载 Pt、Rh、Pd 贵金属活性组分，制成 贵金属催化剂，选择净化汽车尾气 CO、HC、NO 的催化氧化反应为模型反应，检验催化剂的 活性，研究这种新型载体与贵金属活性组分之间的相互作用，载体的化学组成、表面修饰 要 和改性对催化剂活性的影响，为三效贵金属催化剂的设计和制造提供新的抗热震载体材料， 为充分利用云南省的磷资源优势，生产高附加值的精细磷酸盐材料提供新途径。