不同粒度锌铝尖晶石加入量对方镁石-锌铝尖晶石性能的影响

以高纯镁砂(5~0.074、≤0.074 mm)为主要原料,分别以烧结法合成的锌铝尖晶石颗粒(5~0.074 mm)和细粉(≤0.074 mm)取代相应粒度的高纯镁砂,制备了方镁石-锌铝尖晶石试样,分别研究了锌铝尖晶石颗粒(加入质量分数分别为10%、15%和20%)和细粉(加入质量分数分别为5%、10%和15%)的引入量对试样性能的影响,并与市售的铁铝尖晶石砖的性能作对比。结果表明:1)随锌铝尖晶石颗粒引入量的增加,试样的显气孔率增大,体积密度和常温耐压强度降低,抗热震性能稍有提高;2)随锌铝尖晶石细粉引入量的增加,试样的常温物理性能和抗热震性能均有提高;3)当锌铝尖晶石以10%(w)颗粒料或5%~10%(w)细粉料引入时,其抗侵蚀性能均优于目前水泥窑使用铁铝尖晶石砖的。综合来看,锌铝尖晶石以5%(w)细粉形式引入的试样性能最好。

锌铝尖晶石对高铝质浇注料性能的影响

本文以氧化锌和氧化铝为原料,采用固相烧结法合成锌铝尖晶石,研究氧化锌与氧化铝摩尔比分别为1.0∶0.9、1.0∶1.0和1.0∶1.1时,产物锌铝尖晶石的结构变化,并讨论锌铝尖晶石对高铝质浇注料性能的影响。结果表明:当氧化锌与氧化铝摩尔比为1.0∶0.9时,由于氧化锌过量,在高温下失氧挥发,锌铝尖晶石颗粒表面为微孔结构;当氧化锌与氧化铝摩尔比为1.0∶1.0(标准摩尔比)时,锌铝尖晶石颗粒表面较光滑,晶格应变值最小,为0.08586,能够更多地捕获钢渣中的锰离子和铁离子;当氧化锌与氧化铝摩尔比为1.0∶1.1时,锌铝尖晶石颗粒表面粗糙;添加标准摩尔比锌铝尖晶石的高铝质浇注料结构更致密,强度最高且抗渣性能最优。

S Zorb吸附剂中锌铝尖晶石形成原因的研究

锌铝尖晶石的生成是导致S Zorb吸附剂活性下降和碎化的重要原因之一。采用XRD、原位XRD和27 Al MAS-NMR手段研究了S Zorb吸附剂中锌铝尖晶石形成的原因。结果表明,S Zorb吸附剂中不同的铝源与ZnO共存时形成锌铝尖晶石的倾向性有很大差异,含无定型Al2O3的铝源与ZnO更容易形成锌铝尖晶石。再生过程中焙烧温度的控制对锌铝尖晶石的形成也有重要的影响,随再生温度的提高,锌铝尖晶石的生成速率加快。

刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结

热力学计算表明:在Al2O3SiO2ZnO三元体系中,硅酸锌(Zn2SiO4)和锌铝尖晶石(ZnAl2O4)生成Gibbs自由能在温度为1326.85℃以下是负值,莫来石(3Al2O3·2SiO2)的Gibbs生成自由能在温度为426.85℃以上是负值。系统中Al2O3富存的条件下,Al2O3可与Zn2SiO4反应生成锌铝尖晶石。以ZnO,SiO2,Al(OH)3为原料,通过固相反应合成刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料。研究烧结温度和气氛对刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结性能的影响。用X射线衍射分析复相材料中的物相成分。用扫描电子显微镜观察复相材料的显微结构。结果发现:Al2O3SiO2ZnO三元体系在所选择的配料点,1300℃及1600℃时均能生成刚玉、莫来石、锌铝尖晶石3种物相,不会出现低熔点的硅酸盐相,这明显区别于Al2O3MgOSiO2三元体系,该体系在1500℃左右会出现低熔点相。试样在900℃烧成后出现锌铝尖晶石相。随着温度升高,试样的致密化过程加快,部分抵消了1300℃左右莫来石形成所产生的体积膨胀。当烧结温度高于1300℃时,试样的致密化过程大大加快。还原性气氛不利于刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结。

固相反应法合成锌铝尖晶石

以ZnO、Al(OH)3为原料,采用固相反应法合成了锌铝尖晶石粉体,研究了固相反应温度、保温时间对粉体的相组成和显微结构的影响。并运用热分析、X射线衍射以及扫描电子显微镜等分析测试方法对制备的锌铝尖晶石粉体进行了表征。热分析显示,Al(OH)3的分解是分两步完成的;当固相反应温度为800℃时,开始有锌铝尖晶石生成;适当延长保温时间有助于锌铝尖晶石生成。固相反应法合成锌铝尖晶石的最佳工艺条件为1400℃×3 h。合成的锌铝尖晶石粉体晶形发育完整,平均粒径为15μm左右。

锌铝尖晶石的研制

在不同的ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３配比条件下，于１６００℃左右合成了锌铝尖晶石及含锌铝尖晶石的陶瓷材料．在１２００～１３００℃的温度下，测定了不同陶瓷材料与铜液之间的接触角，结果表明ＺｎＯ的加入可以改善铜液对Ａｌ２Ｏ３的浸润性．

降低催化裂化汽油硫含量助剂的研究——锌铝尖晶石的合成及其裂化脱硫性能

考察了不同方法及不同原料制备的锌铝尖晶石作为降低催化裂化汽油硫含量助剂的裂化脱硫性能。结果表明 ,采用胶溶法制备的锌铝尖晶石具有较高的结晶度和较好的裂化脱硫活性 ;在硝酸锌、氯化锌和碱式碳酸锌这几种原料中 ,用碱式碳酸锌制备的锌铝尖晶石的裂化脱硫性能最好 ;在锌铝尖晶石的合成过程中加入少量的RE2 O3 ,可以提高其比表面稳定性 ,进而提高其裂化脱硫性能。评价结果表明 ,在老化的工业催化剂中加入 10 %的锌铝尖晶石助剂 ,可使催化裂化汽油的硫含量降低 30 %以上。

刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料合成的热力学研究

热力学计算表明 ,在Al2 O3-SiO2 -ZnO三元系中 ,硅酸锌 (Zn2 SiO4 )和锌铝尖晶石 (ZnAl2 O4 )的吉布斯生成自由能在温度为 16 0 0K以下为负值 ,莫来石 (3Al2 O3·2SiO2 )的吉布斯生成自由能则在温度为 70 0K以上时为负值 ;在系统中Al2 O3富存的条件下 ,Al2 O3可与Zn2 SiO4 反应生成锌铝尖晶石。X射线衍射 (XRD)分析及扫描电子显微镜 (SEM)观察证实 ,通过一定的组成控制和工艺条件 ,能够合成出不含硅酸锌相的刚玉 -莫来石 -锌铝尖晶石复相材料。

Al(OH)_3和ZnO合成锌铝尖晶石反应动力学的研究

采用TG—DSC和XRD等手段研究了锌铝尖晶石固相反应机理及固相反应动力学参数。结果发现:采用Al(OH)3和ZnO为原料合成锌铝尖晶石时,锌铝尖晶石固相反应的放热过程紧随着Al(OH)3的吸热过程,放热曲线与吸热曲线部分重叠,两者间没有明显的界线;锌铝尖晶石的固相反应机理函数符合Cater方程,即反应机理函数中应考虑体积效应,经过计算得到锌铝尖晶石的体积膨胀约为15％;通过Cater方程推导的反应活化能约为64.39 kJ/mol,而采用基于Ozawa方程的等转化率法得到反应活化能约为63.48 kJ/mol,两者十分接近。

原位反应烧结制备莫来石-锌铝尖晶石多孔陶瓷研究

以天然高岭土以及活性氧化铝、氧化锌为原料,通过添加天然长石,以石墨为造孔剂,原位反应烧结制备了莫来石-锌铝尖晶石多孔陶瓷。采用XRD、SEM、EDS能谱分析分别确定了试样的物相组成、显微结构与微区化学组成。采用阿基米德排水法与抗压强度测定法测定了试样的孔隙率与抗压强度。结果表明：当原位合成温度为1450~1500℃范围时,试样的物相组成为莫来石与锌铝尖晶石,莫来石呈针状晶须,锌铝尖晶石晶形发育良好,材料的抗压强度增加迅速,为最合适的原位合成温度。长石的加入促进了针状莫来石的形成,促进了材料的烧结,提高了多孔陶瓷的强度。

Al_2O_3原料种类对固相反应法合成锌铝尖晶石的影响

采用固相反应法,合成了锌铝尖晶石粉体。运用热分析、XRD、SEM分析等方法,研究了Al2O3原料种类对合成锌铝尖晶石的影响。研究表明:原料种类对合成反应开始温度有直接影响,以Al(OH)3作为Al2O3的原料与以非活性Al2O3作原料相比,生成锌铝尖晶石的开始反应温度降低近400℃;XRD和SEM分析表明,以Al(OH)3作为Al2O3的原料,锌铝尖晶石的开始生成温度为800℃,随合成反应温度升高,锌铝尖晶石的生成量显著增加;以ZnO、Al(OH)3为原料合成锌铝尖晶石的最佳合成温度为1200℃,保温时间为3h,合成得到的锌铝尖晶石呈立方晶粒,晶形发育完整,平均粒径为15μm。

Sol-Gel法合成锌铝尖晶石的影响因素研究

以Zn（NO3）2·6H2O,Al（NO3）3·9H2O为原料,柠檬酸为络合剂,采用sol-gel法制备了尖晶石型Zn Al2O4粉体。得到干凝胶后在不同温度下（600~800℃）进行热处理。探究p H值对凝胶的影响以及煅烧温度对粉体相组成和显微结构的影响。用热分析,X射线衍射分析（XRD）,扫描电镜（SEM）等手段对制备的锌铝尖晶石粉体进行了表征。结果表明：当煅烧温度为600℃时,Zn Al2O4开始生成,随着煅烧温度的提高,Zn Al2O4晶粒逐渐长大、发育完整,其他物相含量减少,粉体趋于单一尖晶石晶体结构;随着溶液p H值的增加,Zn O含量增加,Zn Al2O4含量减少,当p H值为3时,得到纯度较高的Zn Al2O4粉体。

合成致密刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的工艺研究

研究了合成致密刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的工艺条件.通过XRD和SEM分析了煅烧温度与生成物相的关系,采用二步煅烧工艺研究了轻烧温度及轻烧时间对刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的烧结性能的影响.结果发现:采用ZnO、SiO2、Al(OH)3为原料,1300℃时,系统中能够生成刚玉、莫来石、锌铝尖晶石.在轻烧温度为1300℃时,最佳的保温时间为3h,此时显气孔率达到最小,体积密度相应最大.进一步提高轻烧温度到1400℃时,有利于刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的烧结,在此轻烧温度下,最佳的保温度为2h,此时试样的显气孔率达到最大,体积密度相应最小.

不同碳源对纳米锌铝尖晶石合成及颗粒粒径的影响

以硝酸铝、硝酸锌和柠檬酸为原料,以炭黑和酚醛树脂为碳源,采用溶胶-凝胶法制备了纳米锌铝尖晶石粉体,研究了高温还原气氛下不同碳源对纳米锌铝尖晶石合成及颗粒粒径的影响,并以高温氧化气氛热处理、无碳引入的试样作对比。研究表明:在还原气氛下,引入碳源的试样在600℃热处理后,锌铝尖晶石峰不明显,主要是因为碳起空间位阻作用,阻碍了离子传质;800℃热处理后可合成锌铝尖晶石,且纳米颗粒尺寸较小(20~30nm);热处理温度升高至1 000℃时,纳米锌铝尖晶石颗粒尺寸变化不大,碳的空间位阻作用抑制了颗粒长大和烧结。与炭黑相比,酚醛树脂抑制锌铝尖晶石颗粒长大的效果更好,可能因为树脂碳化后呈玻璃态,空间阻隔作用更强。但热处理温度不低于1 200℃时,纳米锌铝尖晶石易被CO或C还原,锌以Zn(g)的形式逸出,只有α-Al2O3相。然而,在空气气氛下,600℃热处理后即可合成纳米锌铝尖晶石,但热处理温度从600℃升至800℃时,锌铝尖晶石颗粒长大较明显,颗粒尺寸从27.5nm增至54.6nm,并呈烧结状。

添加剂对锌铝尖晶石晶粒尺寸的影响

本文以氧化铝和氧化锌为原料,B_2O_3、Y_2O_3、TiO_2为添加剂,采用固相反应法合成锌铝尖晶石,将试样在1550℃进行烧结,研究了三种添加剂对矿物组成和微观结构的影响,采用XRD、SEM等手段对烧后试样的物相组成和显微结构进行表征。结果表明:三种添加剂均使显气孔率显著降低,当含量超过1.5%时,显气孔率下降不明显。B_2O_3进入锌铝尖晶石间隙内形成间隙固溶体;Y_2O_3与Al2O3发生化学反应生成钇酸铝;当TiO_2含量小于1.5%时,TiO_2进入锌铝尖晶石晶格内形成置换固溶体,超过1.5%以后,Ti O_2与Al2O3反应生成钛酸铝。添加Y_2O_3的试样,生成的钇酸铝在锌铝尖晶石晶间,与空白样相比,晶粒尺寸更均匀;添加B_2O_3的试样,晶粒尺寸最大;其次是添加TiO_2的试样。添加Ti O_2的试样抗KCl侵蚀性最好。

添加剂促进锌铝尖晶石生成机理研究

以氧化铝和氧化锌为原料,采用固相反应法合成锌铝尖晶石,将试样在800～1500℃进行烧结,研究了添加剂对矿物组成和微观结构的影响,采用XRD、SEM和EDS等手段对烧后试样的物相组成和显微结构进行表征。结果表明:在800℃时,空白样的主晶相为氧化锌,次晶相为锌铝尖晶石,添加ZrO_2的试样主晶相为锌铝尖晶石,次晶相为氧化锌和氧化锆,添加TiO_2的试样,主晶相为锌铝尖晶石,次晶相为钛酸锌,两种添加剂均有促进锌铝尖晶石生成的作用,添加TiO_2和ZrO_2的试样晶粒尺寸均比空白样大; 1500℃时,氧化钛与氧化铝反应生成钛酸铝,当TiO_2含量在1%～5%之间时,随着TiO_2含量增加,锌铝尖晶石晶粒尺寸增大。

熔盐法制备锌铝尖晶石粉体及其反应机理

以Al2(SO4)3·18H2O和ZnO为原料、Na2SO4为熔盐,采用熔盐法合成了锌铝尖晶石粉体,研究了熔盐用量、合成温度和保温时间对合成锌铝尖晶石的影响,分析熔盐法合成锌铝尖晶石的反应机理,及合成产物的物相组成及微观形貌,采用TG-DSC对比分析不加熔盐和加10%(质量分数)Na2SO4熔盐2个体系的不同反应过程。结果表明:以Na2SO4为熔盐,加入量10%,焙烧温度1 000℃、保温时间3 h时可以合成高纯锌铝尖晶石粉体;熔盐法合成的锌铝尖晶石晶体大部分呈六棱柱状,少部分呈八面体结构,晶体尺寸100~200 nm;加入Na2SO4可使体系在较低的温度下生成锌铝尖晶石,在液相环境中锌铝尖石生成主要遵循"模板合成"反应机理,小部分遵循"溶解-沉淀"反应机理。

热处理条件对纳米锌铝尖晶石颗粒尺寸的影响

以硝酸铝、硝酸锌和柠檬酸为原料,采用溶胶–凝胶法制备纳米锌铝尖晶石粉体,研究了热处理条件(温度和气氛)对纳米锌铝尖晶石颗粒尺寸的影响。结果表明:在空气气氛下,600℃热处理后即可制备出纳米锌铝尖晶石颗粒,纳米颗粒团聚严重,其颗粒尺寸在20~30 nm之间;随热处理温度升高,纳米锌铝尖晶石颗粒尺寸快速增加,1 000℃开始出现微米尺寸颗粒,1 400℃大部分颗粒尺寸在微米级别,且呈烧结状。在还原性气氛下,柠檬酸分解残留部分碳,碳分布在锌铝尖晶石颗粒间,可阻碍纳米锌铝尖晶石团聚和烧结,进而抑制高温下纳米锌铝尖晶石颗粒长大,1 000℃热处理后,纳米尖晶石颗粒尺寸较小(约10 nm)。然而,在还原性气氛下,当热处理温度≥1 200℃时,锌铝尖晶石与CO或柠檬酸分解残留的碳反应,使锌以气态的形式逸出,只有α-Al_2O_3晶相。

自组装法合成介孔铝酸锌尖晶石陶瓷纳米粉

采用硝酸铝和硝酸锌为无机原料,以嵌段聚合物P123为表面活性剂,自组装法合成了介孔结构的铝酸锌尖晶石纳米粉体。利用X射线衍射、透射电镜、氮气吸附-脱附比表面测定仪对铝酸锌样品进行表征,样品为单一尖晶石相,而且具有介孔结构,500℃焙烧的铝酸锌样品比表面积最大,比表面积为98.4m2·g-1。

Cu0.5Zn0.5Cr0.5Al1.5O4尖晶石的制备及其催化性能

以硝酸铜、硝酸锌、硝酸铬、硝酸铝和氢氧化钠为原料,利用化学共沉淀法制得铜锌铬铝尖晶石Cu_xZn_(1-x)Cr_(0.5)Al_(1.5)O_4(x=0,0.25,0.50,0.75和1.00)(依次记为C1~C5),采用XRD、ICP、SEM和BET对其结构和物理、化学性质进行了表征。将不同组成的铜锌铬铝尖晶石作为催化剂在固定床反应器上催化合成N-甲基-4-氨基苯甲醚(NMA)。考察了尖晶石组成、反应温度、质量空速(WHSV)和反应原料配比对催化剂催化性能的影响。结果表明:反应温度为265℃,WSHV为0.15 h-1、n(甲醇)∶n(对氨基苯甲醚)=3.0∶1.0时,Cu_(0.5)Zn_(0.5)Cr_(0.5)Al_(1.5)O_4(C3)具有最佳的催化性能。对氨基苯甲醚转化率可达90.95%,NMA的选择性可达94.93%。