η-Al2O3与γ-Al2O3在CS2催化水解反应中的性能比较

通过制备高纯度的前驱体湃铝石获得了η-Al2O3材料,采用XRD验证了η-Al2O3与γ-Al2O3在晶相结构上的差异,比较了两者的表面形貌、织构及酸碱性能,结果显示,η-Al2O3与γ-Al2O3的比表面积相当,但η-Al2O3具有更弱的弱碱位和较少的强碱位,并拥有丰富的中等强度酸性位。将η-Al2O3与γ-Al2O3作为催化剂应用于CS2水解反应,结果表明,在(200~450)℃测试温度范围内,η-Al2O3催化剂对CS2的水解活性始终优于γ-Al2O3,两种催化剂上CS2反应的浓度效应也明显不同,推测与它们的酸碱性质影响了对CS2的吸附能力有关,导致两者催化CS2水解反应遵循了不同的机制。

TiO2烧结助剂对纳米η-Al2O3制备Al2O3-Cr2O3固溶体的影响研究

以纳米η-Al2O3粉和工业铬绿为原料,以摩尔比1:1配比制备Al2O3-Cr2O3固溶体,以TiO2为烧结助剂,在还原气氛下经1400℃、1500℃和1600℃固相烧结。研究了TiO 2的加入对纳米η-Al2O3制备Al2O3-Cr2O3固溶体的致密度、线收缩率、相组成、晶胞参数、互扩散程度和微观结构的影响。结果表明:TiO2的加入能促进Al2O3-Cr2O3固溶体的致密化;当温度为1600℃,TiO 2的添加量为2wt%时,试样的体积密度最大为4.57 g·cm^-3,线收缩率为19.8%;TiO2的加入能使Al2O3-Cr2O3固溶体中Al^3+和Cr^3+的互扩散程度增加;微观结构表明,TiO 2的加入能使Al2O3-Cr2O3固溶体晶粒之间结合更紧密,实验温度范围内,随着TiO2添加量的增加晶粒从沿晶断裂向穿晶断裂转变,只在晶间和晶内存在极少量气孔,当温度为1600℃,TiO2的添加量为2wt%时,晶粒大小较均匀,平均晶粒尺寸约10μm。

纳米η-Al2O3粉与不同硅源原位合成莫来石的研究

以纳米η-Al2O3粉为铝源,石英粉、硅灰,白泥和复合粉(白泥︰石英粉=25︰75)为硅源,通过固相反应烧结原位合成莫来石材料。研究了不同硅源及温度对试样的烧结性能,物相组成和显微结构的影响,分析了莫来石的合成机理。结果表明:在1550℃保温3 h时,以白泥为硅源的试样性能最佳,体积密度为2.86 g/cm3,显气孔率为3.5%,抗折强度为135.6 Mpa;除白泥外纳米η-Al2O3粉与其他三种硅源所制备的试样全部为莫来石相衍射峰;以石英粉和硅灰为硅源制备的莫来石晶体为短柱状,抗折强度相对较小,以白泥和复合粉为硅源制备的莫来石晶体为长柱状,抗折强度相对较大;纳米η-Al2O3与白泥中分解出来的无定形Si O2反应形成莫来石,在转成α-Al2O3后与石英粉和硅灰中Si O2反应合成莫来石。

纳米η-Al2O3的烧结行为研究

为探讨纳米η-Al2O3的烧结行为,以纳米η-Al2O3为原料,聚乙烯醇为结合剂,经造粒、烧结制备刚玉试样。研究了不同烧结温度(1 550、1 600、1 650和1 700 ℃)和不同保温时间(0.5、1、1.5、2、4和6 h)对试样性能和显微结构的影响,并计算了烧结激活能。结果表明:纳米η-Al2O3在1 650 ℃保温6 h烧结,得到了体积密度为 3.74 g·cm^-3 、显气孔率为1.77%的致密烧结刚玉;纳米η-Al2O3在1 550~1 650 ℃的烧结激活能为278.01 kJ·mol^-1 ,而较低的烧结激活能有利于烧结进行;低温烧结制备的刚玉中没有晶体异常长大现象,晶粒之间结合紧密,以穿晶断裂为主,晶间气孔少,晶粒尺寸在3.5~7.5 μm。

纳米η-Al2O3粉体固相反应制备Na-β″-Al2O3粉体

以纳米η-Al2O3粉体为原料,MgO作为稳定剂,通过固相反应法制备Na-β″-Al2O3粉体。采用TG-DSC分析混合粉末加热时的化学变化,采用XRD和SEM对煅烧后试样的物相组成和显微结构进行分析和表征。结果表明:试样在1100℃开始发生反应生成Na-β″-Al2O3;1200℃时β″-Al2O3含量最高,达到87.26%,晶体呈现多层的片状结构;继续升高温度,Na2O的大量挥发导致β″-Al2O3含量急剧减少,试样中部分晶粒异常长大,晶体形貌不完整;MgO的引入能够增加粉末中β″-Al2O3含量,当MgO的加入量为1.0wt%时,β″-Al2O3含量最高,达到88.29%,粉末的晶体形貌较好,有利于Na-β″-Al2O3粉体的合成。

固体碱MgO/η-Al_2O_3的制备及其催化废水中尿素水解的研究

以η-Al2O3为载体,制备了一系列不同负载量的MgO/η-Al2O3固体碱,采用X射线衍射、N2-BET手段表征了固体碱的晶型结构和表面性质,运用返滴定法测定了其表面碱量。以该固体碱为催化剂进行了催化废水中尿素水解的实验研究,考察了MgO负载量(质量分数)、催化剂用量、温度(油浴温度)和反应时间对尿素水解反应的影响。结果表明,MgO/η-Al2O3具有较好的催化水解效果,尿素去除率随MgO负载量的增加逐渐增大,当负载量为14.29%时尿素去除率达到最大;采用14.29%MgO/η-Al2O3为催化剂,在温度为170℃,催化剂用量为40 g/L,反应时间为8 h的条件下,水解后的尿素质量浓度为9.04 mg/L,达到了10 mg/L的排放要求。此外,重复利用性实验还表明,MgO/η-Al2O3固体碱具有良好的稳定性。

纳米η-Al_2O_3无压烧结制备单相氧化铝陶瓷

采用99%纳米η-Al_2O_3为原料,无压烧结制备单相氧化铝陶瓷,通过TG-DSC、XRD和SEM等手段对试样进行分析和表征,并测试其力学性能。结果表明:纳米η-Al_2O_31084.8℃时转变为α-Al_2O_3,转变温度小于理论转变温度;晶型转变释放的能量能够降低氧化铝陶瓷的烧结温度,1550℃时试样的相对密度达91.48%,显气孔率为2.45%,断裂韧性较高。由于η-Al_2O_3的密度小于α-Al_2O_3,无压烧结时试样发生晶型转变产生体积收缩,致密性较低,直接用η-Al_2O_3制备致密的单相Al_2O_3陶瓷较为困难。

TiO_2烧结助剂对纳米η-Al_2O_3制备氧化铝陶瓷的影响

为降低氧化铝陶瓷制备成本,改善其性能,以价格低廉的纳米η-Al_2O_3为原料,TiO_2为烧结助剂,制备氧化铝陶瓷。研究了TiO_2加入量对纳米η-Al_2O_3氧化铝陶瓷的体积密度、显气孔率、物相组成和微观结构的影响。结果表明:TiO_2通过增加氧化铝中铝离子点缺陷数量而提高其扩散系数,促进氧化铝陶瓷的致密化及晶粒的生长。η-Al_2O_3到α-Al_2O_3的相变首先在氧化铝颗粒表面进行,然后迅速扩散至内部完成。通过计算晶胞参数大小,定量证明刚玉晶体发育良好,引入适量TiO_2对氧化铝陶瓷高温性能和化学稳定性影响较小。当TiO_2加入量为2wt%,烧结温度为1600℃时,氧化铝陶瓷的性能优良,体积密度为3. 70 g/cm^3、显气孔率为1. 2%,存在一定数量的晶间气孔和晶内气孔,晶体间结合紧密,晶粒尺寸10～30μm。

纳米η-Al_2O_3热压烧结制备氧化铝陶瓷

以纳米η-Al_2O_3粉体为原料,MgO为烧结助剂,采用热压烧结工艺制备高纯氧化铝陶瓷。采用Archimedes法、SEM和三点弯曲法研究了氧化铝陶瓷的致密性、显微结构和力学性能。结果表明:纳米η-Al_2O_3尺寸小、活性高,热压烧结时1084℃晶型转变为α-Al_2O_3;添加适量的Mg O在烧结时生成液相,促进离子间的扩散,进而加速了反应烧结,1.0wt.%是Mg O的最佳添加入量;1400℃试样的相对密度高达99.2%,平均晶粒尺寸约为2μm,晶粒大小均匀;试样的抗弯强度和断裂韧性分别达到475 MPa和5.1 MPa·m^(1/2)。

介孔Al_2O_3修饰电极用于2,5-二甲基苯酚的电化学测定

在水热条件下,以铝盐为原料,利用PEG 2000为模板剂合成η-Al2O3（PEG）介孔纤维,通过透射电子显微镜（TEM）对介孔材料进行表征。以介孔η-Al2O3为修饰剂,制备介孔η-Al2O3修饰玻碳电极。采用伏安法研究了缓冲溶液、修饰剂用量等响应条件对2,5-二甲基苯酚电化学行为的影响。实验结果表明以p H 3.60 HAc-Na Ac缓冲溶液为支持电解质,修饰剂量为10μL,扫描速度为0.1 V/s,富集时间为4 s,在2.0×10-5~7.0×10-4mol/L的范围内,峰电流与2,5-二甲基苯酚浓度呈良好线性关系。峰电流与扫速的平方根成线性关系,说明2,5-二甲基苯酚在修饰电极上的反应过程是受扩散控制。所提出的新方法用于模拟废水中2,5-二甲基苯酚的测定,回收率在98.2%~103.8%,说明建立的新方法准确、可靠。

采用不同晶型Al2O3粉制备烧结铝铬固溶体

将工业铬绿分别与平均粒度约为60 nm的η-Al2O3粉、平均粒度约为100 nm的γ-Al2O3粉和平均粒度约为500 nm的α-Al2O3粉按n(Cr2O3)∶n(Al2O3)=1∶1的比例配料,以聚乙烯醇(PVA)为结合剂,经等静压成型、110℃干燥后,分别在1400℃保温2 h、1500℃保温2 h、1600℃保温2 h、1600℃保温4 h和1600℃保温6 h条件下埋碳烧成制备了烧结铝铬固溶体试样,然后检测烧后试样的体积密度和显气孔率,并分析其物相组成、显微结构和试样中Al2O3-Cr2O3固溶体的晶胞参数。结果表明:1)在不同温度下保温2 h煅烧后,试样致密度从大到小的顺序为:采用η-Al2O3粉试样>采用γ-Al2O3粉试样>采用α-Al2O3粉试样。在1600℃保温2或4 h后,采用α-Al2O3粉试样的致密度小于采用η-Al2O3粉和γ-Al2O3粉试样的;但在1600℃保温6 h后,采用α-Al2O3粉试样的致密度则大于采用η-Al2O3粉和γ-Al2O3粉试样的。2)在1400~1600℃保温2 h制得的试样均由Al2O3-Cr2O3固溶体单相组成;但采用η-Al2O3粉和γ-Al2O3粉试样的衍射峰较尖锐,表明其结晶程度较好。3)根据计算,在相同条件下制得的3种试样中Al2O3-Cr2O3固溶体的晶胞参数几乎不存在差异;但随着煅烧温度的升高,Al2O3-Cr2O3固溶体的晶胞参数c值逐渐增大并接近其理论值。

V_2O_5-Ag_2O/η-Al_2O_3催化剂上甲苯氧化制苯甲醛的研究

制备了一系列负载型V-Ag-Al-O催化剂并用于甲苯的气相选择氧化制苯甲醛反应,考察了催化剂组成对反应性能的影响.研究发现,V2O5负载量为12.5%、Ag2O负载量为7.5%并经773K活化的4号催化剂,在空速467.6h-1,温度663K时反应,得到了甲苯转化率49.58%、苯甲醛选择性29.22%的较好结果.用XRD、XPS、SEM等测试手段,对催化剂进行了结构表征.

氧化铝载体的水热改性研究

采用低温水热处理技术对-γAl2O3载体进行改性,通过XRD、SEM、BET及NH3-TPD等测试表征技术对改性后的氧化铝进行表征。研究结果表明,低温水热处理-γAl2O3时,-γAl2O3部分再水合生成湃铝石,焙烧后形成γ--ηAl2O3,此双结构氧化铝表面形态为均匀分散的球形细小颗粒,双结构氧化铝载体制备的催化剂表面酸性能与常规-γAl2O3制备的催化剂相比,强酸中心的酸强度减弱,弱酸中心的酸强度增强。