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。

可加工陶瓷材料ZrO_2/CePO_4钻削刀具的磨损

通过ZrO2/CePO4陶瓷的钻削实验,研究刀具磨损特性,分析各因素对刀具磨损的影响.分别应用硬质合金和高速钢钻头对制备的可加工陶瓷ZrO2/CePO4进行钻削加工.通过主后刀面的磨损测试和电镜观察,考察ZrO2/CePO4钻削中的刀具磨损形态、过程以及刀具材料、刀具角度、冷却条件对刀具磨损的影响.结果表明,高速钢刀具因磨损严重,不适于ZrO2/CePO4陶瓷的钻削.可加工陶瓷ZrO2/CePO4钻削过程中,硬质合金钻头的磨损主要包括3种形态:主后刀面磨损、第一副后刀面磨损和横刃磨损.与低碳钢比较,钻削ZrO2/CePO4陶瓷时硬质合金刀具的磨损速度增长较快,冷却条件对刀具磨损的影响显著.刀具材料和冷却条件是影响ZrO2/CePO4陶瓷钻削刀具磨损的主要因素.

弱结合、可加工Ce-ZrO_2/CePO_4陶瓷材料设计

对含有弱结合界面的可加工Ce-ZrO2 /CePO4陶瓷材料的设计进行了研究。结果表明 ,在Ce -ZrO2 中引入CePO4后可形成强弱界面共存的情况 ,弱界面处易形成微裂纹 ,并发生裂纹桥联等形式 ,改善了材料的加工性能。但Ce -ZrO2 /CePO4材料的强度等力学性能受温度等工艺因素影响较大 ,在 15 5 0℃× 2h下颗粒尺寸与发生裂纹桥联等形式相适应 ,耗散了主裂纹扩展的能量 ,增加了材料的断裂功 ,从而使得Ce -ZrO2 /CePO4陶瓷材料具有可加工性的同时仍可维持一定的力学性能 ,且加工损伤变小 。

CePO_4的煅烧温度对Ce-ZrO_2/CePO_4材料结构与性能的影响

实验对Ce ZrO2 CePO4 材料中的CePO4 进行不同温度煅烧发现 ,10 0 0℃煅烧的CePO4 粉末颗粒明显长大且成柱状 ,与Ce ZrO2 混合烧结后长成尺寸较大的层片状 ,增加了与Ce ZrO2 的弱结合界面尺寸 ,应力应变曲线更为弯曲 ,裂纹的不连续扩展更加曲折 ,表明材料的“塑性化”程度提高。基于挤压开裂的断口分析 ,认为Ce ZrO2 CePO4 陶瓷的“塑性化”源于外力作用下弱界面处的微开裂以及层片状CePO4 的解理开裂、蔓延 ,并为适应外力进行的重排、调整。且此时材料的弯曲强度和断裂韧性达最大值 4 2 1MPa和 4 5MPa .m1 2 。

ZrO_2/CePO_4可加工陶瓷材料钻削加工的试验研究

分别用高速钢刀具和硬质合金刀具对ZrO_2/CePO_4可加工陶瓷材料进行钻削加工试验。通过比较ZrO_2/Ce-PO_4陶瓷和低碳钢材料的加工过程,分析了ZrO_2/CePO_4陶瓷的加工特性、材料钻削规律及其影响因素。实验结果表明:刀具的磨损是ZrO_2/CePO_4钻削加工的主要特征之一。钻削ZrO_2/CePO_4陶瓷材料的去除过程可分为高效率和高磨损2个阶段,刀具材料影响ZrO_2/CepO_4可加工陶瓷材料的加工效率。可加工陶瓷的加工过程中,应选择合理的刀具参数和加工工艺参数,以获得良好的加工质量。

CePO_4的煅烧温度对Ce-ZrO_2/CePO_4材料的结构与性能影响

实验对Ce—ZrO_2/CePO_4材料中的CePO_4进行不同温度煅烧,发现1000℃燃烧的CePO_4粉末颗粒明显长大且成粒状,与Ce-ZrO_2混合烧结后长成尺寸较大的层片状,增加了与Ce-ZrO_2的弱结合界面尺寸,应力应变曲线更为弯曲,裂纹的不连续扩展更加曲折,表明材料的“塑性化”程度提高。基于挤压开裂的断口分析,认为Ce-ZrO_2/CePO_4陶瓷的“塑性化”可能源于外力作用下弱界面处的微开裂以及层片状CePO_4的解理开裂、蔓延,并为适应外力进行的重排、调整。且此时材料的弯曲强度和断裂韧性达最大值421MPa和4.5MPa·m^(1/2)。

烧结温度对可加工Ce-ZrO_2/CePO_4陶瓷材料性能的影响

研究不同烧结温度对可加工陶瓷Ce-ZrO2/CePO4性能的影响。结果表明,在1 500~1 550℃之间烧结的Ce-ZrO2/CePO4陶瓷试样,其相对密度、力学性能、可加工指数都有较高值。可见烧结温度在此范围内,材料在具有可加工性的同时保持了较高的力学性能。同时研究不同的烧结温度下材料的断口形貌变化。

CePO_4包覆ZrO_2复合粉体的制备研究

采用2种不同的合成路线制备出CePO4,利用非均相成核法和sol-gel法实现了CePO4对ZrO2的包覆,探讨了室温和600℃煅烧后粉体的包覆结果,通过SEM,TEM和XRD手段研究了合成产物和包覆产物的形貌及物相结构。实验结果表明,利用非均相成核法室温下可以实现六方CePO4纤维对ZrO2的包覆,经过600℃煅烧,形成六方CePO4包覆ZrO2的核-壳结构;利用sol-gel法在室温下可形成CePO4前驱体对ZrO2的包覆,经过600℃煅烧,包覆层CePO4由无定形态逐渐向晶态转变,形成单斜CePO4对ZrO2的包覆。

中间层组成对坯体连接CePO4-ZrO2陶瓷强度和界面结构的影响

用含CePO4和ZrO2的中间层将25％CeP04／ZrO2和ZrO2陶瓷坯体在无压条件下连接起来后，经1450℃保温2h烧结成一整体，分析了CePO4／(ZrO2+CePO4)比例对连接结合强度的影响，并发现在实现条件下，连接面处的颗粒基体小，显微结构比基体更均匀、致密，没有明显的裂纹、气孔和其他缺陷。

ZrO_2/CePO_4复合陶瓷钻削试验中刀具磨损机理的研究

制备了ZrO2 /CePO4可加工陶瓷材料 ,采用硬质合金钻头分别进行ZrO2 /CePO4陶瓷和低碳钢的钻削试验。通过刀具磨损量随材料去除量变化的规律来分析材料去除特性 ,通过扫描电子显微镜分析ZrO2 /CePO4陶瓷钻削加工中的刀具磨损形式。试验结果表明 :在加工初始阶段 ,两种材料的刀具磨损量比较接近 ,随着钻削的继续进行 ,加工ZrO2 /CePO4陶瓷的刀具磨损量明显高于加工低碳钢的刀具磨损量 ;加工ZrO2 /CePO4陶瓷时 ,刀具的磨损形态包括主后刀面磨损、副后刀面磨损和横刃磨损 ,其中钻头副后刀面磨损现象是ZrO2 /CePO4材料加工的一个显著特征 ,与金属材料的加工存在差异 ;刀具磨损的主要原因是磨料磨损、粘结磨损和氧化磨损。

CePO_4含量对可加工Ce-ZrO_2/CePO_4陶瓷材料性能的影响

研究了CePO4含量对Ce-ZrO2/CePO4陶瓷材料性能的影响。结果表明,当CePO4含量较少时,材料的力学性能变化不大,可加工指数增大,当CePO4含量大于25%,二者匀下降。可见CePO4的含量为25%时,材料的加工性与其力学性能结合的最好;同时研究了不同的CePO4含量引起材料的断口、表面形貌的变化及对材料断裂性能的影响。

MCM-41负载SO_4^(2-)/ZrO_2超强酸的性能研究

采用浸渍 -焙烧法制备了 MCM-4 1负载 SO2 - 4 /Zr O2 ( SZ)超强酸催化剂 ,并考察了其织构性质及酸性的变化规律 .结果发现 ,过高的 SZ负载量会引起 MCM-4 1介孔结构的破坏 ,而负载量过低则不能产生超强酸性 .适宜的负载量为 4 0 %左右 .样品的超强酸性随其 Zr O2 含量的增加而递增 .SZ的引入同时也增加了样品的中强酸酸性和弱酸酸性 ,样品酸性可通过改变

S_2O_8^(2-)和SO_4^(2-)促进ZrO_2固体超强酸正戊烷反应性能差异的研究

考察了常温下 S2 O2 - 8 促进 Zr O2 ( PSZ)固体超强酸催化剂上正戊烷的反应性能 ,并与 SO2 - 4 促进 Zr O2( SZ)反应相比较 ,观察到 PSZ和 SZ对正戊烷都具有异构化和裂解的双重作用 ,主要产物分别为异戊烷和异丁烷 .正戊烷的异构化转化率和表观反应速率常数主要取决于样品的焙烧温度 .但对于正戊烷异构化反应 ,PSZ的最佳焙烧温度为 5 5 0℃ ,比 SZ的低 5 0℃ .在各自的最佳焙烧温度下反应 1 h后 ,前者的异戊烷生成率为后者的 1 .3倍 .通过 S含量和比表面积测定以及用 XRD和 FTIR等手段分析了 PSZ的物理化学特性 .从原位 FTIR谱图发现 ,PSZ( 5 5 0℃ )表面 S— O键的红外吸收明显比 SZ( 6 0 0℃ )的强 ;通过吡啶红外手段发现 PSZ( 5 5 0℃ )吡啶离子吸收峰的红移大于 SZ( 6 0 0℃ ) ,表明前者的 Lewis酸强于后者 .

SO_4^(2-)/ZrO_2固体超强酸催化剂上异丁烷与丁烯烷基化的研究

在固定床连续性微反活性评价装置上 ,考察了异丁烷与丁烯在SO4 2 - /ZrO2 系列固体超强酸催化剂上烷基化反应的活性和选择性 ,借助XRD、DTA、NH3-TPD等分析方法对SO4 2 - /ZrO2 催化剂的结构和性能进行了表征。结果表明 ,SO4 2 - /ZrO2 催化剂表面酸性位的强度与焙烧温度密切相关。同时 ,SO4 2 - /ZrO2 固体超强酸催化剂上的中强酸位是烷基化反应的主要活性位 ,但酸强度越高 ,其比活性越高 ,而目标产物三甲基戊烷选择性越低。SO4 2 - /ZrO2 催化剂的弱酸位有利于烯烃齐聚反应 ,强酸位有利于裂化反应 ,氢转移、异构化反应一般发生在中强酸位 ,与烷基化反应要求的酸性位很接近 ,烷基化反应酸强度控制在 -8 1～ -12

金属掺杂纳米固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2的IR考察

首先采用sol gel法制备出ZrO(OH) 2 ,再分别用Ni2 + ,Al3 + ,Sn4+ ,Ag+ ,Sn2 + 金属盐溶液和H2 SO4稀溶液浸渍ZrO(OH) 2 的方法合成了一系列金属离子掺杂的SO2 -4/ZrO2 纳米固体超强酸。并用XRD ,TEM和IR技术考察了各样品的性能。结果发现 ,经不同金属掺杂的SO2 -4/ZrO2 颗粒具有固体超强酸的IR谱特征。经Ni2 + ,Sn4+ 掺杂的样品中Zr—O和 SO 键振动吸收峰明显蓝移 ,Zr—O的νZr—O由SO2 -4/ZrO2 的4 85cm-1增大到Ni2 + ,Sn4+ 掺杂样品的 5 0 0cm-1,SO的νas由 1390cm-1增大到 14 0 5和 14 0 0cm-1,而Sn2 + 掺杂的样品变化不大。说明Ni2 + ,Sn4+ 金属离子的掺杂增强了样品的超强酸性。同时还发现 ,随着样品焙烧温度的提高 ,经Ni2 + 和Al3 + 掺杂的SO2 -4/ZrO2 纳米颗粒 ,Zr—O和 SO 键振动吸收峰明显蓝移 ,而Ag+ 掺杂的样品在焙烧温度达到 10 73K时IR谱只是吸收强度减弱 ,振动频率不变。

添加水蒸气对CH_4-CO_2重整催化剂Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3中Ni组分结构影响的EXAFS研究

采用水热合成法制备了Ni/CeO2 -ZrO2 -Al2 O3催化剂。进行了添加和不添加水蒸气的CH4 -CO2 催化重整反应 ,测量了积碳量 ,并用EXAFS手段测试了催化剂Ni的K吸收边。结果表明 ,反应前后最近邻Ni-Ni配位距离无明显变化 ,而配位数却变化明显。无水蒸气反应后Ni-Ni配位数有较大幅度的减少 ;而添加了水蒸气 ,Ni-Ni配位数比反应前减少幅度小。水蒸气的添加能减少积碳量 ,稳定催化剂中Ni的结构 。

固体超强酸 SO_4^(2-)/ZrO_2 形成机理的研究

用ＦＴＩＲ、ＸＲＤ、ＳＥＭ等分析手段对固体超强酸ＳＯ２－４／ＺｒＯ２的形成过程进行了研究，用ＦＴＩＲ差谱法直接证实了ＺｒＯ２ＳＯ２－４间化学键的生成，ＸＲＤ分析证实焙烧温度对ＳＯ２－４／ＺｒＯ２超强酸性能影响最大，体系在ＺｒＯ２呈四方晶型时超强酸强度最高，ＳＥＭ分析表明经ＳＯ２－４处理后，ＺｒＯ２表面形貌发生了显著变化，将该催化剂用于马来酸二丁酯的酯化合成，其催化活性与催化剂表面分析结果一致。

焙烧温度对SO_4^(2-)/ZrO_2-Dy_2O_3-HZSM-5催化性能的影响

运用Hammett指示剂法、比表面测定技术、XRD、SEM和TGA等多种表征手段研究了焙烧温度对SO2 4/ZrO2 Dy2 O3 HZSM 5催化性能的影响。研究结果表明 ,5 5 0℃下焙烧制得的催化剂具有较强的酸性、较大的比表面积和较高的SO2 4含量 ,催化剂中的ZrO2 主要呈四方晶相。

γ-Al_2O_3负载Cr促进SO_4^(-2)/ZrO_2固体超强酸研究

将 Cr促进的 SO2 - 4 /Zr O2 ( SZ)固体超强酸 Cr-SZ负载于 γ-Al2 O3载体上 ,制成 Cr-SZ/Al2 O3系列固体超强酸 ,利用探针反应考察了其超强酸性、中强酸性和弱酸性的变化情况 .详细研究了样品的比表面、硫含量、 Zr O2 晶化情况及正丁烷低温异构化反应活性 .结果发现 ,负载后部分 Cr-SZ的正丁烷低温异构化反应活性显著提高 .含铬样品酸强度和脱氢性能的增强对其正丁烷异构化反应活性的提高均有贡献 .样品酸性和脱氢性之间的合适匹配使 Cr-SZ/Al2 O3显示出很高的正丁烷异构化反应活性 .

SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2-La固体酸催化合成乙酸正丁酯

采用低温陈化法制得SO2 - 4/ZrO2 -TiO2 -La复合固体超强酸 ,应用于乙酸正丁酯的合成中 ,在反应时间 2h ,醇酸摩尔比 1/2 5 ,催化剂用量为反应物质量的 1 7%时 ,酯的产率高达 97 6%。实验发现该催化剂使用后无需任何处理 ,可重复使用多次 ,是一种贮存稳定性高、选择性好的环境友好催化剂。