制备方法对BaAl_(12)O_(19-α)催化剂结构和甲烷催化燃烧活性的影响

采用反相微乳液法、普通氨水共沉淀法制备BaAl12O19-α六铝酸盐催化剂及其中的Al3+部分被Mn2+取代的BaMnAl11O19-α催化剂,研究了合成方法、Mn2+取代部分Al3+对催化剂晶相结构、比表面积、粒径以及甲烷催化活性的影响。结果表明,反相微乳液法制备的催化剂经1200℃焙烧后更有利于形成六铝酸盐晶相,且具有粒径小、比表面积大、甲烷催化活性高的特点。与BaAl12O19-α相比,BaMnAl11O19-α催化剂具有更高的比表面积(42.87m2/g)和更优异的催化活性,起燃温度T10%为473℃,T90%为668℃。     

溶胶凝胶法制备SiO_2-TiO_2复合氧化物及其热稳定性研究

以廉价的四氯化钛为起始原料,采用溶胶 凝胶一步水解法合成含TiO220%(质量分数)的SiO2 TiO2复合氧化物,并考察了焙烧温度的影响。采用FT IR、XRD、BET等测试方法进行性能表征,结果表明,该复合氧化物比表面积高达661 7m2/g,经1100℃高温焙烧,仍有11m2/g;热稳定性好,在较宽的温度范围内焙烧,没有引起Ti O Si键的断裂,高温焙烧后,仍以无定型形式存在。     

焙烧温度对铈锆固溶体性能的影响

采用氧化共沉淀法制备了铈锆固溶体Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_2前体。对经不同焙烧温度处理后的铈锆固溶体Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_2试样进行了XRD,TG-DSC-MS,BET,XPS,Raman,H_2-TPR表征,考察了焙烧温度对铈锆固溶体结构性能、比表面积、储氧量、还原性能、表面元素含量等的影响。实验结果表明,采用氧化共沉淀法制备的催化剂前体在550℃焙烧时可彻底去除其中的盐类,且550℃焙烧可形成稳定的铈锆固溶体,经550~900℃焙烧的试样具有较高的热稳定性;随焙烧温度的升高,试样的比表面积下降,晶粒变大,氧空穴数目减少,还原能力降低;高温下铈锆固溶体的部分烧结,使试样中Ce~(3+)的相对含量和储氧能力降低。     

硅锂钠石基中孔材料的合成

人工合成了新型层状化合物硅锂钠石Silinaite,并以此为基体研究制备了新型介孔材料.研究了不同硅源对合成硅锂钠石条件的影响;并以合成的硅锂钠石为基体,表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,系统的研究了合成条件对硅锂钠石基中孔材料结构的影响.研究结果表明,水玻璃为硅源,用水热晶化法可以合成硅锂钠石;制备硅锂钠石基中孔材料的最佳条件为CTAB/Silinaite摩尔比0.1,反应温度70℃,反应时间3 h,体系的pH8.5,450℃焙烧6 h,所得材料孔径为2.7 nm,BET比表面积为817m2/g.     

铈锆固溶体的添加量对氧化铝涂层性能的影响

以铈锆固溶体和γ-Al2O3及分散剂等制备了金属载体涂层,并用扫描电镜、比表面积、超声振荡及热冲击等方法研究了铈、锆固溶体添加量对γ-Al2O3涂层的性能影响.结果表明,γ-Al2O3涂层中适宜的铈锆固溶体添加量为30%,经过1 050℃水蒸气氛围20h的高温处理后,涂层比表面积仍可达到68.867 m2/g,脱落率低于3%.     

高温高表面氧化铝新材料的制备化学研究Ⅲ.硅组分对硫酸铝铵法制高表面Al2O3的影响

采用硫酸铝铵法制得γ-Al2O3超细粉末.使用XRD、BET、TEM和XPS等表征手段考察了Si的添加对所得γ-Al2O3超细粉末热稳定性的影响.结果表明,经1100℃煅烧32h后,未添加Si的γ-Al2O3超细粉末BET表面积降为17.6m2/g,而添加Si的样品仍保持较高比表面,含Si4.0%(mass)的样品可达123.5m2/g.添加适量的Si可抑制过渡型氧化铝的高温烧结和向γ-Al2O3的转变,使所得氧化铝具有较好的孔结构,从而提高了氧化铝的热稳定性.     

微乳液法制备高比表面积γ-Al_2O_3及其表征

采用微乳液法制备高比表面积的γ-Al_2O_3,利用傅里叶变换红外光谱、场发射扫描电镜、X射线衍射、氮气低温吸附脱附对产品的物理性质和结构特性进行表征。结果表明:十六烷基三甲基溴化铵/正己醇/水溶液的微乳体系所制得的γ-Al_2O_3为形貌统一的层状结构,粒度均匀,平均粒径为48~56nm,DFT法孔径分布集中,样品γ-Al_2O_3-2.5,γ-Al_2O_3-2.75和γ-Al_2O_3-3.00的最可几孔径为2.769nm。体系当中盐溶液的浓度对外比表面积和微孔比表面积影响较大,盐溶液浓度由2.25mol/L变化至3mol/L时,外比表面积由130 m2/g显著增大至241.1m2/g,但盐溶液浓度对BET比表面积影响不大,比表面积为402.9~421.5m2/g。     

ZnO微球的制备及表征

以Zn(NO3)2为原料、强酸型阳离子树脂为模板,制备了ZnO微球。采用热重-示差扫描量热、X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见光谱、扫描电子显微镜、氮气吸附等方法对试样进行了表征。表征结果表明,ZnO微球由纳米ZnO晶粒组成,球体直径200～600μm。当焙烧温度为580℃时,ZnO微球表面ZnO晶粒结合紧密,比表面积为24.72m2/g;当焙烧温度升至780℃后,ZnO微球则变得较为松散,比表面积下降为7.92m2/g。以300W高压汞灯为光源,以甲基橙溶液为模型考察了ZnO微球的光催化降解性能。实验结果表明,焙烧温度为580℃时,合成的ZnO微球具有很好的光催化性能,当ZnO微球加入量为400mg/L时,反应50min后,对10mg/L甲基橙溶液的降解率达97%。     

CexMn10-xO20-δ固溶体氧化物的甲烷催化燃烧性能研究

采用共沉淀法制备了系列CexMn10-xO20-δ固溶体氧化物甲烷燃烧催化剂,并采用XRD和BET对所得催化剂进行了表征.结果表明,在适当的Ce/Mn摩尔比范围内,试样经500℃焙烧可形成Ce/Mn固溶体复合氧化物,更高焙烧温度则导致催化剂比表面积下降和一定程度的烧结.500℃和800℃焙烧催化剂的活性变化规律略有不同,其活性主要由Ce/Mn摩尔比决定,其中活性最高的催化剂中Ce/Mn摩尔比为7:3.100h稳定性试验结果表明,经800℃焙烧的Ce3Mn7O20-δ催化剂具有良好的热稳定性.典型催化剂在低转化率下的宏观动力学实验结果表明,甲烷催化燃烧在CexMn10-xO20-δ固溶体氧化物催化剂上为一级动力学反应,反应速率受催化剂固有性质控制.     

选择性加氢催化剂载体氧化铝的热稳定性研究

采用CO2气体成胶法制备出氧化铝载体,研究了磷、硅改性对载体的晶型、比表面积、孔结构、压碎强度等的影响。结果表明,所制备拟薄水铝石较纯净,不存在其他杂晶型;改性剂的添加有效改善了γ(δ,θ,α)-Al2O3等几种晶型的转变温度,且加入改性剂的载体在1 250℃焙烧后仍存在θ(α,δ)-Al2O3多种晶型;随焙烧温度的升高,载体比表面积、孔容逐渐减小,平均孔径逐渐增大,磷改性载体即使在1 250℃高温焙烧,比表面积和孔容仍可分别保持在27.46 m2/g,0.31 cm3/g;随焙烧温度的升高,载体的堆密度先减小后增大,压碎强度则呈上升趋势,磷的添加对载体的堆密度和强度无明显影响。     

核壳复合材料Y-SiO_2与ZSM-5-SiO_2的工业放大制备及其表征

考察了采用溶胶-凝胶法制备核壳复合材料Y-SiO2和ZSM-5-SiO2的工业放大过程,并采用XRD、N2吸附-脱附、SEM和TEM等方法对复合材料进行了表征。SEM和TEM表征结果显示,制备的核壳复合材料具有明显的核壳结构特征,且壳层结构连接紧密。试验结果表明,在核壳复合材料的放大过程中,采用机械搅拌的混合方式可实现核壳复合材料的工业制备,搅拌转速对其物化性质没有影响。制备的两种核壳复合材料的BET比表面积、外比表面积及孔体积均达到指标要求,两个批次的Y-SiO2试样的BET比表面积分别为866 m2/g和872 m2/g,外比表面积分别为262 m2/g和277 m2/g,孔体积均大于0.40m L/g;两个批次的ZSM-5-SiO2试样的BET比表面积分别为426 m2/g和418 m2/g,外比表面积分别为222 m2/g和217 m2/g,孔体积均大于0.20 m L/g。两种核壳复合材料的工业放大试验过程的重复性好,可满足大规模工业化生产的需要。     

TPA/SnO2固体酸催化油酸甲酯化反应研究

采用等体积浸渍法制备了不同磷钨酸（TPA）负载量的TPA/SnO2固体酸催化剂,用XRD、BET 和Hammett指示剂法进行表征,研究其在甲醇与油酸酯化反应中的催化性能,考察催化剂焙烧温度、TPA负载量、醇油比、反应时间和催化剂用量等因素对油酸转化率的影响。XRD和BET表征结果表明：TPA负载量较低（质量分数5%~30%）时,TPA均匀分散在SnO2表面;TPA负载量（w）高于30%时,TPA在SnO2表面发生聚结。当催化剂焙烧温度为450℃时,少量TPA在SnO2表面聚结;当焙烧温度为500℃时,TPA在SnO2表面均匀分散;当焙烧温度达550 ℃时,TPA分解成WO3。催化剂比表面积随着焙烧温度的增大而减小;随着TPA负载量的增大,比表面积呈先增大后减小的趋势,负载量（w）为15%时比表面积最大。酯化反应结果表明,30-TPA/SnO2(500)催化剂在油酸与甲醇的酯化反应中具有良好的催化活性。在n(甲醇)/n(油酸)=12、m(催化剂)/m(油酸)=0.08、反应温度68℃、反应时间6 h的条件下,油酸转化率可达90%以上。该反应符合准二级反应动力学方程,表观活化能为69.06 kJ/mol,指前因子为4.30×1010 L/(mol?h)。     

Li-Ca-Zn-Al-O催化油酯醇解反应

以锂、钙、锌、铝的硝酸盐为原料,尿素为沉淀剂,采用沉淀焙烧法制备了Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物催化剂,采用单因素试验考察了制备条件对催化剂活性的影响。找到的制备复合氧化物催化剂的优化工艺为：元素配比n(Li):n(Ca):n(Zn):n(Al)=1:4:2:2,反应温度120 ℃,焙烧温度800 ℃,焙烧时间7 h。将优化条件下制备的Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物用于催化蓖麻油和甲醇的醇解反应,在n(甲醇):n(蓖麻油)=9:1,m(催化剂):m(蓖麻油)=0.04:1,搅拌速率550 r/min,反应温度65 ℃,反应时间3 h的条件下,蓖麻油转化率可达91.9%。采用Hammett指示剂法、TG、BET及XRD对复合氧化物及其前驱体进行了表征。结果显示：Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物的碱强度为7.2～11.2;Li-Ca-Zn-Al类水滑石在温度升至800℃时质量趋于稳定;Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物催化剂比表面积为25.70 m2/g、孔容为0.0477 4 cm3/g,且主要由CaO及ZnO两种晶体构成。     

介孔氧化铝的合成及其催化乙醇脱水的性能

采用非离子模板剂P123,以异丙醇铝为铝源、乙醇为溶剂,通过溶胶-凝胶法合成了介孔氧化铝,分别在500,600,800℃下进行培烧;采用XRD,BET,NH3-TPD,TEM等手段对其进行表征,并用于乙醇脱水制乙烯反应,研究了焙烧温度对催化剂形貌及催化性能的影响。实验结果表明,不同温度焙烧的介孔氧化铝晶形不同,800℃焙烧后为γ-Al2O3,其余为无定形;随焙烧温度的升高,介孔氧化铝的比表面积、孔体积和平均孔径基本呈减小趋势。800℃焙烧的介孔氧化铝具有更好的催化效果,将其用浸渍法进行铁改性,铁浸渍量为1%(以Fe2O3质量分数计)时催化性能明显提高,在反应温度380℃、乙醇含量99.7%(w)、液态空速2.5 h-1的条件下,乙醇转化率和乙烯选择性分别达到98.2%和99.8%。     

以均苯四甲酸酐为界面保护剂合成介孔氧化铝

以均苯四甲酸酐为界面保护剂、三嵌段共聚物P123为模板剂、乙醇为溶剂、异丙醇铝为铝源,采用溶胶-凝胶法合成了介孔氧化铝,并用XRD、TEM和N2吸附-脱附等手段对试样进行表征,探讨了界面保护剂用量和煅烧温度对产物结构的影响。实验结果表明,均苯四甲酸酐有利于大比表面积和规则介孔氧化铝的合成,当n(均苯四甲酸酐)∶n(Al)=0.20时,可制得孔径大小和形状均一、孔径分布窄并呈短程有序排列的介孔氧化铝。以相同配比制得的试样在400℃下煅烧后,比表面积为474 m2/g,孔体积为0.60 cm3/g,孔径分布集中在3.8 nm处;试样在800℃下煅烧,由无定形氧化铝转变为γ-Al2O3,比表面积为224 m2/g,平均孔径不变。     

Ni-B-Mo合金/改性海泡石催化糠醛液相加氢制糠醇

采用正交实验法优化海泡石(记为Sep)的改性条件,包括酸改性时盐酸溶液中HCl的质量分数、酸处理时间和热改性时的焙烧温度、焙烧时间;以改性后的海泡石为载体,采用浸渍和化学还原法制备了Ni-B-Mo/Sep催化剂,以糠醛液相加氢制糠醇为探针反应,考察了Nj-B-Mo/Sep催化剂的性能.实验结果表明,海泡石的最佳改性条件为盐酸溶液中HCl的质量分数10%、酸处理时间48 h、焙烧温度400℃、焙烧时间6 h.经最佳条件改性后的海泡石(记为Sep(opt))的比表面积为112.5 m2/g,是未改性海泡石的2.4倍;Ni-B-Mo/Sep(opt)催化剂的活性比表面积为17.61 m2/g,具有较好的催化性能,糠醛转化率和糠醇选择性分别为83.8%和98.7%.     

三元含锆铜系催化剂的合成

采用共沉淀法制备三元含锆铜系催化剂(CuO/ZrO_2/Al_2O_3),利用正交实验法和综合平衡法考察了铜含量、锆含量、沉淀pH、沉淀温度和焙烧温度等因素对催化剂理化性质的影响,并采用BET,XRD,H2-TPR等手段对制备的催化剂进行表征。实验结果表明,采用共沉淀法制备CuO/ZrO_2/Al_2O_3催化剂,沉淀pH对催化剂比表面积和孔体积的影响最显著,焙烧温度对其有一定影响,锆含量对其影响较小,铜含量和沉淀温度对其影响最小;在铜含量为65%(x)、锆含量为6%(x)、沉淀p H为7.0、沉淀温度为60℃、焙烧温度为450℃条件下制备的催化剂的比表面积和孔体积分别为99 m2/g和0.31cm3/g,催化剂CuO分散性较好、催化活性高、易还原。     

介孔氧化锆分子筛的合成及表征

以硝酸锆为锆源、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构模板剂,在非水溶剂无水乙醇中成功地合成了纯相介孔氧化锆分子筛,并系统地研究了模板剂的用量、溶液的pH、络合剂三乙醇胺(TEAH)的用量、预晶化温度和时间以及晶化温度和时间对介孔氧化锆分子筛结构的影响。得出最佳合成条件:n(CTAB)∶n(Zr)=0.18、pH=9、n(TEAH)∶n(Zr)=0.2、预晶化温度90℃、预晶化时间4 h、晶化温度120℃、晶化时间48 h。合成的介孔氧化锆分子筛在450℃焙烧后,其BET比表面积达到197 m2/g,孔分布集中在4.80 nm左右,孔体积为0.23 cm3/g。     

Li-Ca-Zn-Al-O催化油脂醇解反应

以锂、钙、锌、铝的硝酸盐为原料,尿素为沉淀剂,采用沉淀焙烧法制备了Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物催化剂,采用单因素试验考察了制备条件对催化剂活性的影响。制备复合氧化物催化剂的优化条件为:元素配比n(Li)∶n(Ca)∶n(Zn)∶n(Al)=1∶4∶2∶2,反应温度120℃,焙烧温度800℃,焙烧时间7.0h。将优化条件下制备的Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物用于催化蓖麻油和甲醇的醇解反应,在n(甲醇)∶n(蓖麻油)=9∶1、m(催化剂)∶m(蓖麻油)=0.04∶1、搅拌速率550r/min、反应温度65℃、反应时间3h的条件下,蓖麻油转化率可达91.9%。采用Hammett指示剂法、TG、BET及XRD对复合氧化物及其前躯体进行了表征。结果显示:Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物的碱强度为7.2~11.2;Li-Ca-Zn-Al类水滑石在温度升至800℃时质量趋于稳定;Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物催化剂比表面积为25.70m~2/g、孔体积为0.047 74cm~3/g,且主要由CaO及ZnO两种晶体构成。     

CaO/Zn-Fe-O固体碱的制备、表征及油脂醇解催化活性

采用共沉淀、浸渍及高温焙烧的方法制备了CaO/Zn-Fe-O固体碱催化剂。采用正交试验考察了制备条件对CaO/Zn-Fe-O固体碱油脂醇解催化活性的影响,得到的优化条件为:n(Zn)/n(Fe)=5,Ca(Ac)_2浸渍液质量分数0.15、浸渍时间12h、焙烧温度800℃、焙烧时间3h。以优化条件下制备的CaO/Zn-Fe-O固体碱为催化剂,在n(醇)/n(油)=9、m(催化剂)/m(油)=0.04、搅拌速率400r/min、反应温度70℃、反应时间3h的条件下,蓖麻油转化率为84.21%。采用TG-DTA、FT-IR、BET及XRD技术对催化剂及其前驱体进行了表征。结果表明:Ca(Ac)_2/Zn-Fe水滑石TG曲线出现3个失重台阶,分别位于180~250℃、250~380℃及700~750℃温区;CaO/Zn-Fe-O固体碱催化剂BET比表面积为6.19m~2/g,BJH脱附累积孔容为0.011 6cm~3/g,BJH脱附平均孔半径为3.84nm;CaO/Zn-Fe-O固体碱中的活性组分CaO以无定形或微晶的形式高度分散于Zn-Fe-O复合氧化物载体表面。