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。

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.

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.

SO4^2-/ZrO2酸性及其催化液化性能研究

通过沉淀-浸渍法制备了一系列SO42-/ZrO2固体酸催化剂,利用NH3-TPD、FT-IR及间歇式高压加氢实验考察了SO42-/ZrO2固体酸的酸性和催化液化性能。对SO42-/ZrO2固体酸的结构进行了XRD、BET及TG/DTA表征。结果表明,SO42-/ZrO2固体酸表面酸中心强度呈非均一化、连续分布,中强酸是SO42-/ZrO2主要的酸中心;煤液化反应中,SO42-/ZrO2固体酸催化作用主要表现为催化裂解,酸中心越强,催化活性越高;提高SO42-/ZrO2焙烧温度,有利于提高酸中心强度及强酸中心分布、增大煤的转化率;650℃焙烧3h,SO2-/ZrO催化活性最高,煤液化转化率达到76.77%。

成型工艺条件对Pt/SO4^(2-)/ZrO2催化剂异构化性能的影响

采用挤条成型法制备Pt/SO_4^(2-)/ZrO_2(Pt SZ)催化剂,考察黏结剂种类、黏结剂含量以及黏结剂引入方式对PtSZ催化剂异构化性能和机械强度的影响,并用XRD和TG手段对催化剂的晶相和硫含量进行表征。结果表明:对于Zr(OH)4粉末先硫酸化后加黏结剂制备的催化剂,以拟薄水铝石作为黏结剂制备的Pt/SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3[PtSZA(a)]催化剂较硅溶胶和铝溶胶为黏结剂制备的催化剂具有更高的异构化活性和机械强度;随着Al_2O_3质量分数从5%提高到30%,Pt SZA(a)的异构化活性明显降低;对于Zr(OH)4粉末先加拟薄水铝石后硫酸化制备的Pt/SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3[PtSZA(b)]催化剂,黏结剂的质量分数提高至20%时,异构化活性基本保持不变,进一步增加Al_2O_3质量分数至30%,异构化活性仅仅表现出轻微下降;无论采用哪种方式引入拟薄水铝石,催化剂上硫含量和机械强度均随Al含量的增加而提高,采用先加拟薄水铝石黏结剂后硫酸化的方法制备的PtSZA(b)催化剂同时具有良好的异构化性能和高的机械强度。

Ni/ZrO2-SiO2催化剂催化乙酰丙酸加氢合成γ-戊内酯

分别以ZrO_2、SiO_2及ZrO_2-SiO_2复合氧化物为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni含量为10%(质量分数)的催化剂,考察了其催化乙酰丙酸液相加氢性能。采用N2-物理吸附、NH3-TPD、H2-TPR、XRD、TEM等表征手段对催化剂进行了表征。研究结果表明,在所制备的催化剂上,乙酰丙酸先经C=O加氢生成4-羟基戊酸,后者快速脱水酯化为γ-戊内酯。Ni/ZrO_2-SiO_2催化剂较Ni/ZrO_2与Ni/SiO_2催化剂具有高的金属分散度和丰富的表面酸性中心,表现出高的C=O加氢活性以及优异的乙酰丙酸加氢合成γ-戊内酯性能。在反应温度为200℃,氢气压力4 MPa的反应条件下,乙酰丙酸的转化率达到100%,γ-戊内酯的选择性大于99.9%。

Ru-Zn/ZrO2催化剂的制备及其苯选择性加氢性能研究

采用沉淀还原法制备负载型Ru-Zn/ZrO_2催化剂,研究了制备方式对苯选择性加氢制环己烯催化性能的影响,用扫描电镜、物理吸附仪等设备对催化剂进行表征。结果表明,催化剂制备过程中ZnSO_4·7H_2O的添加顺序对催化剂性能有明显影响;同步添加RuCl_3和ZnSO_4共沉淀还原制备的催化剂性能较优,苯转化率40%时环己烯选择性达83.2%,循环使用5次后,环己烯的收率仍保持在30%以上。

Al2O3/ZrO2纳米/微米结构自生复相陶瓷组织与性能

通过在铝热剂中添加质量分数为25%的ZrO2(4Y)粉末,借助SHS原位合成技术,快速、直接地制备出t-ZrO2纳米/微米纤维为第2相、Al2O3为基体的晶内型结构复相陶瓷,研究其微观结构、合成机理与力学性能.研究得出,该复相陶瓷是高温陶瓷熔体在SHS所造成的大过冷条件下发生共生共晶反应生成的,SEM与XRD分析表明t-ZrO2相所具有的应力诱发相变增韧机制非常微弱,裂纹扩展主要受纳米/微米晶内型结构控制,从而呈现出强烈的裂纹偏转韧化机制.

Superacid Catalyst SO4^2-/ZrO2-La2O3 Prepared by Ultrasonic Co-precipitation and Low Temperature Aging

Sulfated zirconia-lanthana （SO4^2-/ZrO2-La2O3） precursors were prepared by ultrasonic coprecipitation method and followed by aging at different temperature. The precursors were treated by 0.5 mol/L H2SO4. Samples of SO4^2-/ZrO2-La2O3 nano-crystalline catalysts were obtained by baking the treated precursors at different temperatures. The acidic properties of SO4^2-/ZrO2-La2O3 were tested by the Hammett indicator method. The phase composition, specific area, particle structure, and surface state were characterized by X-ray diffraction, BET, transmission electron microscopy, infrared spectrum, and X-ray photoelectron spec- troscopy. The catalytic activities were estimated by esterification of acetic acid with glycerin. It was shown that the catalyst prepared by ultrasonic stirring and low temperature （-15 ℃） exhibited highly active sites and high catalytic property.

圆环状辅助电极多针头静电纺丝体系电场分布研究及Al2O3/ZrO2复合纤维的制备

用Ansoft Maxwell软件模拟分析了在多针头静电纺丝装置中加入圆环状辅助电极的电场分布,并与无辅助电极时的情况相比较,考察了圆环状辅助电极在不同半径、外加电压及粗细等因素对电场的影响。利用模拟后的最佳条件制备了取向性较好、直径均匀的Al2O3/ZrO2凝胶纤维。950℃空气烧结1 h后可得到致密的复合陶瓷纤维,纤维表面光滑无明显缺陷,直径在5~10μm之间。

纳米掺杂Al2O3/ZrO2等离子喷涂涂层组织结构研究

利用大气等离子喷涂技术，在N80钢基体上制备纳米掺杂Al2O3/ZrO2热障涂层。利用XRD、SEM等观察分析了纳米掺杂Al2O3/ZrO2粉末及等离子喷涂涂层组织形貌及结构，结果表明，Al2O3/ZrO2等离子喷涂粉末是由纳米包覆微米级粒子及少量的纳米团聚体球团粒子构成。纳米掺杂等离子喷涂Al2O3/ZrO2涂层的微观组织形貌复杂，存在着纳米柱状晶薄壳内包裹着微米级柱状晶、未熔化的ZrO2陶瓷粒子嵌镶在晶体内部的独特晶内结构。涂层主要由α-Al2O3及亚稳四方相t，-ZrO2相构成。

Al-Ti-O/ZrO2涂层高温性能的研究

采用阴极电弧离子镀方法在镍基高温合金表面制备了Al-Ti-O/ZrO2涂层,采用扫描电镜和X射线衍射仪分析了涂层的组织形貌、成分和物相结构。结果表明,Al-Ti-O/ZrO2涂层是以Al-Ti-O层与ZrO2层交替堆积形成的层状组织,从表面观察到涂层组织呈球状;涂层的物相由m-ZrO2、t-ZrO2、TiO2和α-Al2O3组成。Al-Ti-O/ZrO2涂层与基底之间的NiCoCrAlSiY合金粘结层具有改善涂层结合性的作用,压痕法测试Al-Ti-O/ZrO2涂层与镍基高温合金基底的结合等级为HF2。高温处理试验表明,Al-Ti-O/ZrO2涂层有效保护了镍基高温合金,经过1000℃~1200℃高温保温2h后,有Al-Ti-O/ZrO2涂层的镍基高温合金表面仍然完整;Al-Ti-O/ZrO2涂层经过1100℃及以上温度的高温处理后,α-Al2O3的结晶度明显改善。隔热试验表明,Al-Ti-O/ZrO2涂层在850℃恒温条件下的隔热温度达35℃以上。

纳米复合固体超强酸S2O82-/ZrO2-Fe2O3-SiO2作为酯化催化剂的研究

采用纳米化学制备技术合成了新型纳米复合固体超强酸S2O8^20/ZrO2-Fe2O3-SiO2，并找出了催化剂制备的最佳条件，该催化剂对酯化反应有很高的催化活性，并具有耐水性强，可重复使用，再生容易，不腐蚀设备，不污染环境等优点，有应用前景。

Gd2Ti2O7/ZrO2(3Y)陶瓷制备及力学性能研究

用共沉淀法合成Gd2Ti2O7纳米粉体,经真空烧结制备不同ZrO2(3Y)含量的Gd2Ti2O7/ZrO2(3Y)陶瓷。用XRD、SEM和力学性能试验等测试手段研究样品的物相、形貌和力学性能。结果表明:Gd2Ti2O7/ZrO2(3Y)陶瓷的力学性能随ZrO2(3Y)含量增加显著提高,ZrO2(3Y)含量为90vol%时,样品的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性最大值分别达到20.95GPa、199.21MPa和8.17MPa·m1/2。其原因是ZrO2(3Y)固溶导致晶粒尺寸减小,过饱和析出ZrO2(3Y)的颗粒弥散增韧,以及ZrO2(3Y)应力诱导相变增韧作用。

纳米固体超酸SO42-/ZrO2的制备和表征

采用纳米化学制备技术合成了新型的纳米固体超酸催化剂SO4^2-/ZrO2，对醋酸和脂肪醇的酯化反应有良好的催化作用。该催化剂具有耐水性强、可重复使用、再生容易、不污染环境等优点。

路易斯酸复合Pt/ZrO2协同催化碱木质素还原降解制备酚类低聚物

以路易斯酸FeCl3、CuCl2和NiCl2复合Pt/ZrO2催化碱木质素还原降解制备高酚羟基含量活性低聚物,考察了催化剂组成和用量、反应温度、反应时间、氢气压力等对碱木质素还原降解反应的影响。采用GPC、FT-IR、31P NMR、13C NMR及2D-HSQC NMR等表征分析了碱木质素及其降解产物,探讨了降解前后碱木质素的化学结构、组成及化学键变化。研究结果表明:与Pt/ZrO2相比,路易斯酸复合Pt/ZrO2具有较高的协同催化反应活性,可有效提高降解产物的产率及生成酚类化合物的选择性,Pt/ZrO2-FeCl3具有最优催化活性。适宜的催化反应条件为:催化剂Pt/ZrO2-FeCl3与碱木质素质量比为1∶15、催化剂中FeCl3与Pt/ZrO2质量比值为0.2、反应温度300℃、反应时间3 h、氢气压力4 MPa,该条件下碱木质素催化还原降解得到的低聚物数均相对分子质量(Mn)为998,产率为89%,且具有较高的酚羟值(362 mg/g)和较低的固体残渣率(2.70%)。对碱木质素、Pt/ZrO2催化降解产物(DL1)和Pt/ZrO2-FeCl3催化降解产物(DL2)的结构表征表明:在木质素还原降解反应过程中,紫丁香基(S)型结构单元比愈创木基(G)型结构单元更易被破坏,且Pt/ZrO2-FeCl3催化剂对碱木质素分子结构中—OCH3、β-O-4及β-β键断裂表现出较高的选择性。

Al2O3/ZrO2/MgAl2O4复相陶瓷的SPS烧结及性能表征

本文以Al2O3、3Y-ZrO2和MgO为原料,采用机械球磨法对粉末进行混合处理,通过放电等离子体烧结技术(SPS:Spark Plasma Sintering)制备了Al2O3/ZrO2/MgAl2O4(AZM)复相陶瓷,研究了MgAl2O4添加量对AZM复相陶瓷微观结构,力学、热学及电学性能的影响。X射线衍射分析表明复相陶瓷物相由α-Al2O3、t-ZrO2和MgAl2O4组成,无其余杂相。SEM断面形貌图显示复相陶瓷的断裂为沿晶断裂和穿晶断裂相结合的复合断裂模式。随MgAl2O4含量增加,复相陶瓷断裂韧性由12 MPa m1/2(MgAl 2O 4体积比: 0v.%)增加至17.48 MPa m 1/2(20v.%)后逐渐减小为14.46 MPa m 1/2(40v.%);维氏硬度由21 GPa(0v.%)逐渐降低至15.3 GPa(40v.%);同时,常温热导率由9.3 W/(m K)(20v.%)逐渐降低到7.6 W/(m K)(35v.%);热膨胀系数无明显变化。此外,200 ℃下AZM30(MgAl2O4体积比30v.%)和ZTA复相陶瓷电阻率分别为6.6 × 10^8 Ω cm和3.3 × 10^9 Ω cm。

氧化铝成型的Pt-SO42-/ZrO2-Al2O3上n-C50/C60的异构化性能

采用浸渍法制备了Pt-SO4^2-/ZrO2-Al2O3(PSZA)催化剂,考察了黏结剂拟薄水铝石的来源对PSZA异构化活性和机械强度的影响,确定了较为适合的黏结剂来源。对氢氧化锆母体制备进行从25g放大10倍至250g,研究放大催化剂的异构化性能。在此基础上考察了Al2O3黏结剂含量对PSZA异构化活性和机械强度的影响。采用XRD、TG、XRF等手段对催化剂进行了表征,结果表明:拟薄水铝石的来源不同,结晶度不同,制备的催化剂的异构化活性与机械强度均有差别,拟薄水铝石的结晶度越高,制备的催化剂上的硫含量越低,异构化活性越高,机械强度也越高。此外,放大10倍制备的催化剂异构化性能没有明显变化。黏结剂含量对催化剂的初始异构化活性没有明显影响,而反应稳定性随着黏结剂含量的提高大幅度降低。兼顾催化剂的异构化活性与机械强度,较适宜的Al2O3质量分数为5%~10%。

Au-Pd/ZrO2可见光下催化苯甲醇氧化反应条件探索

利用硼氢化钠还原法制备出Au-Pd/ZrO2负载型双金属纳米催化剂,采用XRD、UV-vis DRS、TEM等手段对催化剂的结构、吸光能力、粒度、形貌等性能进行表征。结果显示,金、钯成功负载于二氧化锆上,且金、钯以球形颗粒均匀分散。可见光照射下,研究了Au-Pd/ZrO2双金属纳米催化剂对苯甲醇氧化生产苯甲醛反应的适宜条件。实验结果显示,可见光照射下,反应时间为12 h、反应温度为(35±3)℃、5.0 mL异丙醇为溶剂、50 mg Au-Pd(2∶1)/ZrO2为催化剂、1.0 mmol氢氧化钾为碱源的条件下,苯甲醇氧化生产苯甲醛产率最佳。

Fe/ZrO2催化剂气相催化裂解1,1,2-三氯乙烷脱氯化氢性能

采用浸渍法制备系列不同负载量的Fe/ZrO2催化剂,用于气相催化裂解1,1,2-三氯乙烷脱氯化氢性能的研究。结果表明,反应温度为350℃时,负载Fe质量分数为1%的1Fe/ZrO2催化剂催化活性最好,1,1,2-三氯乙烷转化率约95.0%,顺式1,2-二氯乙烯选择性为91.0%,反应50h性能稳定不失活,1,1,2-三氯乙烷转化率约92.0%,顺式1,2-二氯乙烯选择性约90.0%。单一ZrO2载体上的脱氯反应初始转化率为90.0%,经过1h反应即快速失活。ZrO2催化剂失活归因于ZrO2表面酸性较强导致积炭。对于Fe/ZrO2催化剂,Fe物种不但提供新的活性位点,而且降低了催化剂的表面强酸性中心,使催化剂催化活性更高,稳定性更好。