固体酸SO42-/ZrO2催化果糖制备5-羟甲基糠醛

通过共沉淀-浸渍法制备了SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)固体酸催化剂,探究了5种不同焙烧温度(450~650℃)对催化剂活性的影响,并采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征手段对催化剂的结构及理化性质进行了分析。研究表明:当焙烧温度高于450℃时,固体酸SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)在2θ为30.1°均存在较为明显的四方相晶体结构;随着焙烧温度的升高,催化剂的孔径存在一定程度的增大,但比表面积总体呈降低趋势,酸强度也存在一定程度的降低。在焙烧温度为550℃焙烧3 h时制备的固体酸SZ-550表现出较好的催化性能,用于催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)时,在反应温度为120℃,反应时间为90 min,催化剂用量为30 mg的最佳反应条件下,以二甲基亚砜(DMSO)为反应溶剂,果糖转化率为99.91%,5-HMF的得率为76.01%。XRD分析结果表明:固体酸SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)明显的四方相ZrO_(2)结构是其表现出较高催化活性的原因之一。

ZrO2晶相对锰铈系SCR催化剂脱硝活性的影响

采用浸渍法制备了以nm级c-Zr O2(立方相Zr O2)、t-Zr O2(四方相Zr O2)和m-Zr O2(单斜相Zr O2)为载体的负载型Mn Ox-Ce O2/Zr O2催化剂,并在连续流动固定床反应器上考察了催化剂的NH3-SCR低温脱硝性能.结果表明,催化剂脱硝性能良好,当Mn Ox负载量(以w计)为15.0%时,以c-Zr O2为载体的催化剂脱硝效率在103℃即可达到100%.在相同活性组分负载量和反应温度条件下,各催化剂的低温脱硝活性体现出Mn Ox-Ce O2/c-Zr O2>Mn Ox-Ce O2/t-Zr O2>Mn Ox-Ce O2/m-Zr O2的规律,因此对Mn Ox负载量为5.0%的Mn Ox-Ce O2/Zr O2系列催化剂进行进一步表征,以探究该规律的内在影响因素.BET测试结果表明,以c-Zr O2为载体的催化剂的比表面积最大,达到39.67 m2/g,更有利于气体和催化剂表面活性位的接触.XPS测试结果表明,以c-Zr O2为载体的催化剂表面晶格氧含量最丰富,有助于Lewis酸性位的形成.TPR和TPD测试图谱中的峰强及峰面积表明,以c-Zr O2和t-Zr O2为载体的催化剂表面主要存在Lewis酸性位;而在以m-Zr O2为载体的催化剂表面,Lewis酸性位较多,同时还存在少量的Brnsted酸性位.研究显示,Zr O2晶型结构变化引起Mn Ox-Ce O2/Zr O2催化剂的比表面积、表面活性酸性位的不同是产生晶型效应的原因所在;采用Zr O2作为负载型低温SCR催化剂载体时,以立方相晶型结构为最佳.

ZrO2负载Pt催化巴豆醛选择性加氢

以高比表面积ZrO2为载体,采用浸渍法制备了负载型Pt催化剂,应用于常压下气相巴豆醛加氢反应,考察了Pt负载量和H2还原温度等对巴豆醛选择性加氢性能的影响.实验结果表明,Pt负载量(质量分数)为3%的3Pt/ZrO2催化剂经500℃还原后,具有较高的巴豆醛选择性加氢性能:巴豆醛转化率为27%,巴豆醇的选择性为55%.X射线粉末衍射(XRD)分析,CO化学吸附,NH3程序升温脱附(NH3-TPD)表征结果表明Pt/ZrO2催化剂上Lewis强酸中心和适宜的Pt颗粒(约为8nm)有利于巴豆醛选择性加氢生成巴豆醇.

Pt/MoO3/ZrO2催化剂的制备及三效催化性能的研究

采用浸渍法制备了MoO_3/ZrO_2,用低温氮吸附-脱附法和NH_3-程序升温脱附法(TPD)分别对其比表面积和酸碱性进行了表征.结果表明,MoO_3/ZrO_2具有106.8m^2/g的比表面积和超强酸的性能.用等体积浸渍法制备了Pt/MoO_3/ZrO_2催化剂,在汽车尾气模拟气中考察了其对C_3H_8、CO和NO的催化活性.与传统三效催化剂Pt/La_2O_3/Al_2O_3相比较,Pt/MoO_3/ZrO_2具有更好的低温起燃性能和更宽的空燃比窗口,并显著地改善了C_3H_8在富氧状态下的转化效率.通过XRD、H_2-TPR对催化剂进行了表征,结果表明,Pt在催化剂载体上具有高度的分散性和优异的氧化还原性能.

ZrO2含量对Al2O3／ZrO2复相陶瓷微观结构和力学性能的影响

本研究以耐磨结构陶瓷的应用为目标,研究了Al2O3-ZrO2复相陶瓷中加入不同的ZrO2陶瓷材料对微观结构及其力学性能的影响,分析了ZrO2在复相陶瓷中所起的作用。结果表明:随ZrO2含量的增加,在相同烧结温度下,晶粒变小,材料的力学性能提高。当ZrO2加入量为55%时,复相材料的抗折强度503 MPa,断裂韧性12.80 MPa·m1/2,密度4.88 g·cm-3,硬度(HV)为1432 kg·mm-2。探讨了Al2O3/ZrO2复相陶瓷的增韧机理。

LnO2-ZrO2(Ln=Ce,Tb,Pr)储氧材料的研究 Ⅱ.储氧和催化

机动车尾气排放造成的污染是倍受国际社会关注的问题,开发具有自主产权的机动车尾气净化催化技术是我国控制城市大气污染的重要措施。本研究采用“超声膜扩散”法制备了（LnO2）x-（ZrO2）1-x（Ln=Ce,Pr,Tb;x=0.4~0.9）储氧材料,对其储氧量、热稳定性、催化特性和抗老化性能进行了测量。结果表明,（LnO2）x-（ZrO2）1-x（Ln=Pr,Tb）显示出优于（CeO2）x-（ZrO2）1-x的综合性能,是机动车尾气净化三元催化重要的候选材料。

水热法制备ZrO2空心球的实验研究

以蔗糖为原料通过水热合成法制备分散的碳球,并以此为模板通过溶液吸附制备ZrO^(2+)/碳球复合物,再经煅烧完全去除碳球模板,制备ZrO2空心球。研究了吸附条件对ZrO^(2+)吸附的影响以及煅烧升温速率对ZrO_2空心球成形的影响。实验结果表明:当碳球粒径在400nm左右,溶液中乙醇浓度为25%(体积分数),ZrO^(2+)离子浓度为0.4mol/L,吸附温度70℃,溶液pH值为0.7时,ZrO^(2+)在碳球表面吸附效果最佳,优化的Zr4+吸附量为2 114mg/g碳球。当煅烧去除碳球模板升温速率控制为2℃/min时,能得到分散的ZrO2空心球。但是煅烧升温速率过高则会导致部分ZrO_2空心球团聚。

LnO2-δ-ZrO2(Ln=Ce，Tb，Pr)储氧材料的制备与结构

迄今为止,国际普遍使用的储氧材料主要是以具萤石四方结构CeO2-δ-ZrO2为基体掺杂Y2O3的固溶氧化物。为进一步提高储氧材料的储氧、催化、高温稳定性和抗老化性能,本研究采用"超声膜扩散"法制备了(LnO2-δ)x-(ZrO2)1-x(Ln=Ce,Pr,Tb)储氧材料。通过热重(TG)、微分扫描热分析(DSC)和XRD对其固溶过程和结构特征进行了研究。结果表明,(PrO2-δ)x-(ZrO2)1-x和(TbO2-δ)x-(ZrO2)1-x显示出具有(CeO2-δ)x-(ZrO2)1-x同样晶体结构,较后者更稳定的固溶体组织,为进行储氧催化等性能的研究提供了基础。

磁场强度对铜基电沉积Ni-ZrO2复合镀层性能的影响

利用磁场-超声电沉积技术在铜基体上制备Ni-ZrO2复合镀层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站,研究了磁场强度对Ni-ZrO2复合镀层的微观表面形貌、织构组织、纳米粒子含量、显微硬度和电化学性能的影响。结果表明,随着磁场强度的增加,复合镀层ZrO2复合量、显微硬度呈现先增加后减小的趋势,而基体晶粒尺寸和磨损量与之相反。磁场强度为0.4 T时,复合镀层ZrO2复合量为3.96%(质量分数),晶粒尺寸为17.47 nm,显微硬度为420HV。电场与磁场垂直时产生的磁流体力学效应促进了镀层中ZrO2纳米粒子含量,可细化复合镀层基体晶粒,提高复合镀层显微硬度。Ni-ZrO2复合镀层耐磨性能优异,其磨损量和摩擦系数表现最小。同时,根据极化曲线和阻抗曲线分析数据,复合镀层电化学性能最优。

载体表面性质对Cu／ZrO2催化剂CO加氢反应行为的影响

用XRD、LRS、NH3-TPD、CO2-TPD和CO-FTIR等表征手段考察了不同温度焙烧的氧化锆表面性质的差别,特别是表面酸碱性的差异对Cu/ZrO2催化剂CO加氢反应行为的影响。结果表明,不同温度焙烧的氧化锆表面酸碱性具有较大的差异,其中以450℃焙烧的氧化锆具有较高的表面碱性和最低酸性。这些表面性质的差异对于Cu/ZrO2催化剂的CO吸附行为产生较大的影响,进而影响CO的加氢反应活性。以450℃焙烧的氧化锆为载体时,Cu/ZrO2催化剂具有较好的反应活性。

超声波对Ni-ZrO2纳米复合镀层微观结构和显微硬度的影响

在超声作用条件下以复合电镀法制备了Ni-ZrO_2纳米复合镀层,用X射线衍射仪和扫描电镜分别对镀层的结晶取向和表面形貌等微观结构进行了分析,并对镀层的显微硬度进行了测试。结果表明:与不加超声相比,在超声作用下制备的Ni-ZrO_2纳米复合镀层也在(2 0 0)晶面形成择优取向,但其晶面相对织构系数明显提高,达到93%;由于超声强力搅拌和超声空化效应,在超声作用下制备的Ni-ZrO_2纳米复合镀层的晶粒尺寸细小、组织均匀致密;其显微硬度较高,达到602 HV,比无超声(497 HV)时的有大幅度提高。

稀土固体超强酸SO4^2-／ZrO2-SnO2-Nd2O3的制备及催化合成乙酸松油酯

采用分沉淀-共浸渍法制备了新型稀土固体超强酸SO42-/ZrO2-SnO2-Nd2O3,利用IR、TG-DTA、XRD测试技术表征了催化剂的物化性质,并用于催化乙酸酐和松油醇合成乙酸松油酯,显示了良好的反应活性和重复使用性。对反应条件进行优化的结果表明,n(松油醇)∶n(乙酸酐)=1∶1.5,反应温度50℃,反应时间5 h,催化剂用量占松油醇质量分数的2%,在此反应条件下松油醇的转化率为93%左右,产物中乙酸松油酯的含量为88%。催化剂失活主要原因是由于有机物在表面吸附,通过无水乙醇洗涤,干燥,即可再生。

脉冲电沉积制备HA/ZrO2纳米复合涂层的稳定性及生物相容性评价

采用脉冲电化学沉积法成功地在生物医用钛金属表面制备出均匀的纳米HA/ZrO2复合涂层.通过热处理提高涂层的致密性,同时保留涂层的微纳结构.考察了热处理后复合涂层的成分、形貌、生物相容性及生理稳定性.X射线衍射分析表明,复合涂层成分为HA和ZrO2.扫描电镜观察发现,热处理后复合涂层的致密性有所提高.研究发现,ZrO2的加入大大降低了HA/ZrO2复合涂层中钙离子的释放速度,提高了HA/ZrO2复合涂层的生理稳定性.纳米划痕实验结果表明,HA/ZrO2复合涂层具有较好的结合强度.通过培养成骨细胞考察了复合涂层的生物相容性.A lam ar B lue检测表明,HA/ZrO2复合涂层表面细胞黏附及增殖能力较好.ALP检测发现,热处理后HA/ZrO2复合涂层表面的细胞分化能力较强.综合细胞培养结果显示,HA/ZrO2复合涂层有较好的生物相容性.

ZrO2热障涂层残余应力分析

用扫描电子显微镜(SEM)观察了等离子喷涂ZrO2涂层的显微结构,并用X射线衍射法(XRD)测试了ZrO2涂层相的组成和残余应力。同时测试了激光冲击处理和激光热处理后的ZrO2涂层残余应力分布,分析了热障涂层残余应力形成机理。结果表明,等离子喷涂ZrO2涂层表面残余应力均为拉应力,其均值为179.2MPa,经激光表面处理后的ZrO2涂层残余应力均表现为压应力;热应力对涂层残余应力贡献最大,当热应力超过涂层结合强度时,涂层脱落,通过控制涂层残余应力可以提高涂层界面结合强度。

ZrO2-Al2O3复合载体的制备方法对Pd基催化剂加氢脱硫性能的影响

采用连续流动微反装置考察了ZrO2-Al2O3复合载体制备方法对Pd基催化剂加氢脱硫性能的影响,并采用XRD,TPR,H2-TPD,NH3-TPD和H2吸附等技术对催化剂进行了表征。结果表明,复合载体的制备方法对Pd基催化剂加氢脱硫性能有较大的影响,与浸渍法相比,溶胶-凝胶法制备的复合载体增强了活性组分与载体的相互作用,有利于Pd分散度的增大和催化剂酸量的增加,从而有利于Pd基催化剂活性的提高。

ZrO2-Al2O3复合氧化物的合成及其性能研究

采用表面活性剂改性的沉淀法合成了系列掺杂钇、镧、钡的氧化锆铝复合氧化物。通过XRD、XRF、低温N2吸附和CO脉冲化学吸附等手段考察了表面活性剂、助剂、焙烧温度对复合材料结构、孔结构以及负载0.5%铑催化剂的分散性能等的影响。研究表明:与采用常规沉淀法合成的氧化锆铝复合氧化物相比,添加表面活性剂合成的样品具有更大的比表面积、孔容和适合的孔径分布。分别或同时掺杂La、Ba、Y合成的氧化锆铝复合氧化物都能抑制氧化铝的α相变,提高复合材料和催化剂表面金属Rh的高温抗烧结能力,特别是同时掺杂La、Ba、Y合成的Rh/LBYZA样品经1100℃4h焙烧后仍有17.82%的金属分散度。以LBYZA为载体制备的新鲜催化剂(600℃4h焙烧样品)在CO选择还原NO反应中NO和CO的起燃温度分别为240、243℃,完全燃烧温度分别为273、280℃,表现出较高的催化活性。

ZrO2中孔膜的制备及其耐酸碱腐蚀性能

以正丙醇锆为前驱体,通过颗粒溶胶路线制备ZrO2溶胶,并以此溶胶制备出稳定的制膜液.采用浸浆法,经过一次涂膜,在平均孔径约为70nm的片状α-Al2O3支撑体上制备出完整无缺陷的孔径小于10nm的中孔ZrO2陶瓷膜,详细考察了烧成温度对ZrO2粉末和ZrO2中孔膜性能的影响.在450℃的烧成温度下制备出孔径约为7nm的ZrO2中孔膜,该膜对PEG的截留分子量为19500,在原料液侧压力为0.76MPa、温度(23±1)℃条件下,纯水渗透通量为30～35L/(m2·h).经HNO3(pH=2)和NaOH(pH=13)溶液动态腐蚀后的ZrO2中孔膜对PEG截留分子量的变化表明,所制ZrO2膜具有较高的耐酸碱腐蚀性能.

稀土复合固体超强酸SO4^2-／ZrO2-2％Sm2O3催化合成乙酸辛酯

采用共沉淀法制备了稀土复合固体超强酸SO42-/ZrO2-2%Sm2O3催化剂,并对以乙酸和辛醇为原料合成乙酸辛酯的反应条件进行了探索。研究表明,当辛醇与乙酸的摩尔比为1∶2,反应时间为6h,反应温度为120℃,催化剂用量为6%辛醇的质量时,酯化率可达91.73%,选择性高达100%。研究发现,该催化剂可重复使用,并能活化再生。

ZrO2陶瓷流延浆料的流变特性的研究

本文探索了纳米ZrO2粉的流延浆料的流变特性。以体积比为1：1的丙酮和无水乙醇为混合溶剂，粘结剂选用聚乙烯缩丁醛（PVB），分散剂选用甘油三酯（TG），邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二辛酯（DOP）为增塑剂配置了ZrO2陶瓷浆料。研究了浆料的固相体积以及各种有机添加剂的添加量对其流变性能的影响。结果表明：固相含量为60wt％，分散剂量为1wt％，粘结剂添加量为5wt％，增塑剂与粘结剂的质量比为1—1．3，浆料流变性能良好，浆料粘度达到了2200mPa·s左右；制备出良好无缺陷ZrO2陶瓷基片。

WO3／ZrO2催化烷烃异构化反应研究进展

介绍了WO3/ZrO2固体超强酸催化剂几种常用的制备方法,概述了制备条件对WO3/ZrO2结构及其对烷烃异构化催化性能的影响,综述了WO3/ZrO2及改性的WO3/ZrO2固体超强酸催化剂催化烷烃异构化反应的研究进展。结果表明,WO3/ZrO2固体超强酸对烷烃异构化反应具有较好的催化性能,催化剂中WO3含量、焙烧温度及ZrO2晶型是影响催化性能的主要因素。还简要介绍了WO3/ZrO2表面结构,预测了WO3/ZrO2固体超强酸催化剂今后的研究重点。