氧化锆（ZrO2）基纳米功能材料的研究进展

氧化锆（ZrO2）同时具有氧化中心和还原中心，具有很高的化学稳定性、热稳定性和机械稳定性。能应用于催化、电子、耐高温、环境友好电极材料等方面。介绍了ZrO2的晶体形态和各种晶型之间的相互转变规律，纳米ZrO2的性能和制备方法，介孔ZrO2形成机理；综述了Y^3＋／ZrO2（YSZ）、Mn^4＋／ZrO2、Ti^4＋／ZrO2、Ce^4＋／ZrO2、SO4^2-／ZrO2（SZ）等掺杂材料的性能、应用及制备等研究情况。

KH-151硅烷改性纳米ZrO_(2)对铝合金表面环氧树脂涂层防护性能的影响

在6061铝合金表面制备了硅烷改性纳米ZrO_(2)环氧树脂涂层,采用电化学测试和腐蚀试验,研究了纳米ZrO_(2)添加量对硅烷改性纳米ZrO_(2)环氧树脂涂层防护性能的影响,并对比了不同转化处理工艺下涂层的物理性能和防护性能。结果表明:当纳米ZrO_(2)添加量为100 mg/L时,硅烷改性纳米ZrO_(2)环氧树脂涂层试样的极化电阻为2 719Ω·cm^(2)、自腐蚀电流密度为2.528×10^(-6) A·cm^(-2);在经不同转化处理工艺处理的涂层中,硅烷改性纳米ZrO_(2)环氧树脂涂层的平均厚度为55μm,涂层剥离面积比例为5%,附着力达到1级,极化电阻最大,自腐蚀电流密度最小,涂层防护性能最佳。

ZrO_(2)含量对铁基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

利用粉末冶金技术制备了ZrO_(2)陶瓷颗粒增强铁基粉末冶金摩擦材料,研究了ZrO_(2)含量对铁基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响,得出最佳ZrO_(2)颗粒添加含量。结果表明:ZrO_(2)含量在7wt%~9wt%时,铁基粉末冶金材料的密度和硬度达到最高值,密度为5.74g·cm^(-3),硬度为92HRF;在惯量为1.0kg·m^(-2)、压力为1.5kN和转速为2000r/min的摩擦条件下,摩擦磨损性能达到最优,平均摩擦系数为0.34,磨损量为0.014cm~3·MJ^(-1),摩擦表面平整且光滑。

ZrO_2-TiO_2-CeO_2的制备及其在NH_3选择性催化还原NO中的应用

采用共沉淀法制备了载体材料TiO2、ZrO2-TiO2及ZrO2-TiO2-CeO2,并利用X射线衍射(XRD)实验、比表面积测定(BET)、程序升温脱附(NH3-TPD)、储氧性能测定(OSC)及程序升温还原(H2-TPR)等方法对三种载体材料进行了表征.结果表明,ZrO2-TiO2-CeO2具有较多的表面强酸位,并具有一定的储氧性能和较强的氧化还原性能.以三种材料为载体,制备了质量分数分别为1%、9%的V2O5、WO3的整体式催化剂.研究了三种催化剂在富氧条件下用NH3选择性催化还原NO的催化性能.结果表明,以ZrO2-TiO2-CeO2为载体的催化剂在反应空速为10000h-1,275℃时,NO的转化率接近100%,具有最好的催化活性,并有良好的应用前景.

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。

WO_3／ZrO_2和MoO_3／ZrO_2固体超强酸体系研究

研究了浸渍偏钨酸铵和仲钼酸铵的无定形ＺｒＯ２在焙烧过程中钨和钼氧化物表面分散和晶相变化情况．发现于３５０℃焙烧后钨、钼仍以多聚酸根形式分散于ＺｒＯ２表面，用ＸＲＤ法测定的“视阈值”远大于按ＷＯ３和ＭｏＯ３计算的单层分散容量．８００℃焙烧后钨和钼以ＷＯ３和ＺｒＭｏ２Ｏ８的形式分散于ＺｒＯ２表面上，用ＸＲＤ方法测定的“视阈值”与ＷＯ３和ＺｒＭｏ２Ｏ８的单层分散容量相近．Ｈａｍｍｅｔｔ指示剂法和正戊烷异构化反应结果表明，ＷＯ／ＺｒＯ２体系的Ｈｏ可达－１３．８～－１４．５，ＭｏＯ３／ＺｒＯ２体系的Ｈｏ可达－１２．０～－１２．７．８００℃焙烧的ＷＯ３和ＭｏＯ３含量在单层分散容量附近的样品超强酸性最强．

ZrO_2助剂对Ni/SiO_2催化剂CO甲烷化催化活性及其吸附性能的影响

采用连续流动微反装置和原位漫反射红外光谱法考察了Ni/SiO2及添加ZrO2助剂的Ni/ZrO2-SiO2催化剂CO甲烷化催化活性和吸附性能。结果表明,在CO体积分数1%、空速5000 h-1、常压的反应条件下,200℃时Ni/ZrO2-SiO2催化剂可将CO完全转化。而相同反应条件下Ni/SiO2催化剂上CO的转化率仅为35%,直至270℃时方可将CO完全转化。由此可见,ZrO2助剂的添加明显提高了Ni/ZrO2-SiO2催化剂的CO甲烷化催化活性。同时,ZrO2助剂的添加显著提高了Ni/ZrO2-SiO2催化剂对CO的吸附能力,H2存在时可通过在较低温度时形成较多的桥式羰基氢化物来提高Ni/ZrO2-SiO2催化剂的CO甲烷化催化活性;CO甲烷化反应条件下,Ni/SiO2和Ni/ZrO2-SiO2催化剂上C—O键的削弱和断裂是经由羰基氢化物-多氢羰基氢化物的途径,而不是经由C—O键的直接断裂途径。

溶胶-悬浮液混合制备ZrO_(2(n))-Al_2O_3纳米复合陶瓷

采用微波加热水解氧氯化锆及醇水混合液体,制得ZrO_2前驱物——纳米水合氧化锆溶胶。讨论了反应液体中氧氯化锆浓度和醇/水比对生成物平均粒度及其分布的影响;得出了采用聚甲基丙烯酸铵作为电空间稳定剂的亚微米级氧化铝水悬浮液的稳定条件;阐述了溶胶-悬浮液混合制备复合陶瓷的工艺过程。

以ZrO_2-TiO_2为载体的整体式锰基催化剂应用于低温NH_3-SCR反应(英文)

以MnO2为活性组分,Fe2O3为助剂,制备了以TiO2及ZrO2-TiO2为载体的整体式催化剂.考察了它们在不同温度焙烧后应用于富氧条件下,NH3选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物的低温反应性能和高温稳定性.用X射线衍射(XRD)实验、比表面积测定(BET)、储氧性能测定(OSC)及程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂进行了表征.结果表明,以ZrO2-TiO2为载体的催化剂具有很好的高温热稳定性,并具有较高的比表面积和储氧能力,同时具有较强的氧化能力.催化剂的活性测试结果表明,以ZrO2-TiO2为载体的整体式锰基催化剂明显地提高了NH3-SCR反应的低温活性,具有良好的应用前景.

纳米复合材料Ag/TiO_2-ZrO_2的制备及其微波增强光催化降解甲基橙

采用EO20PO70EO20(P123)作模板剂,通过溶胶-凝胶-程序升温溶剂热一步法,并经萃取处理制备了具有光催化活性的纳米复合材料Ag/TiO2-ZrO2.用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附测定和扫描电子显微镜配合X射线能量色谱仪(SEM-EDS)等测试手段对其组成、结构及形貌等进行了表征.结果表明,复合材料Ag/TiO2-ZrO2中Ag以单质形式存在,材料具有双孔结构,颗粒分布较均匀,结构也较规整,平均孔径约为3.6和9.0nm.通过微波增强光催化降解染料甲基橙的实验,对复合材料Ag/TiO2-ZrO2的光催化活性进行了探究.实验结果表明,微波辅助光催化效果优于紫外辐射,并且萃取后的合成产物Ag/TiO2-ZrO2在90min内对甲基橙的降解率可达81.5%,其活性高于市售P25以及TiO2-ZrO2.

ZrO_2热障涂层研究进展

简述了热障涂层的发展;介绍了ZrO2陶瓷作为热障涂层材料的热力学性能和机械性能,以及ZrO2热障涂层的失效机理和改进措施;论述了梯度热障涂层的优点和有待解决的问题。

Pd/ZrO_2-Al_2O_3催化剂的甲烷催化燃烧性能

用共沉淀法制备不同摩尔配比的ZrO_2和Al_2O_3混合载体,负载贵金属Pd后,对该催化剂系列进行甲烷燃烧反应的活性表征。利用XRD,BET,BJH孔分布,CO脉冲吸附Pd分散度测定法等技术考察了ZrO_2和Al_2O_3不同配比对混合载体的结构和催化剂性能的影响。结果表明,ZrO_2和Al_2O_3的摩尔比为1:5.8的负载Pd催化剂活性最好,载体中单斜晶相氧化锆和较大孔径分布的催化剂都有助于催化剂活性的改善。

Al_2O_3-ZrO_2复合膜的制备与表征

以异丙醇铝和氧氯化锆为原料,用溶胶-凝胶法在Al2O3中空纤维上制备了Al2O3-ZrO2复合膜。应用TG、DTA、XRD、SEM等测试手段对复合膜的热稳定性、结构、形貌进行了表征。结果表明复合膜的热稳定性比单一由氧化铝或氧化锆制成的膜有显著的提高,在1100℃之前,复合膜以t-ZrO2存在,1200℃时,出现了m-ZrO2和α-Al2O3相。扫描电镜分析表明,膜表面完整、无缺陷。气体渗透实验进一步表明所得膜具有一定的气体选择性,0.3MPa和0.5MPa下对氮气和氩气的分离因子α分别为1.191和1.185,和氮气与氩气的理论分离因子(α=1.194)相当,说明气体通过膜的扩散以Knudsen扩散传质为主。用等温氮气吸附实验测定了非担载膜的孔径大小和分布,最可几孔径约为4.3nm。

共沉淀法制备ZrO_2-Al_2O_3纳米复合氧化物的物相表征

用Al(NO3)3和ZrO(NO3)2混合溶液,加氨水共沉淀制备了一系列Al2O3含量由低到高的ZrO2-Al2O3复合氧化物,用XRD、XPS、BET等实验手段对其进行了表征.结果表明,随着一种组分含量由低到高,其主要存在形式按形成固溶体-表面单层分散-析出单独晶相的规律变化,而一种组分的加入均使另一种组分的XRD衍射峰明显宽化,晶粒变细;复合氧化物的比表面明显大于两种组分纯样品比表面的简单加和.实验表明体系中两种组分存在相互表面单层分散,即在一定的相对含量范围内,该体系的任一组分的微晶固溶体都既接受另一组分在其表面上的单层分散,同时也在另一组分的微晶固溶体表面上单层分散.相互单层分散和固溶体的生成都可能使高温焙烧时微晶的增大受到抑制,从而维持了样品的高比表面.

纳米固体碱CaO-ZrO_2催化红麻籽油制备生物柴油

采用溶胶-凝胶法制备了CaO摩尔分数为10%～50%的CaO-ZrO2系列纳米催化剂,将其用于催化红麻籽油制备生物柴油,通过CO2-TPD、XRD和TEM等测试技术对催化剂的碱性、结构和表面形貌进行表征。结果表明,CaO摩尔分数低于30%时,CaO与ZrO2形成连续固溶体,催化剂具有良好的热稳定性能,粒径为10～20 nm。催化实验表明,当CaO摩尔分数为30%时,CaO-ZrO2催化剂具有最好的催化活性,甲醇与红麻籽油的摩尔比为12∶1、催化剂为油料质量比的2.5%、反应时间3 h时,最高转化率可达到93.2%。

MgO部分稳定ZrO_2泡沫陶瓷的研究

报导MgO部分稳定ZrO_2泡沫陶瓷的研制和应用结果.MgO—ZrO_2泡沫陶瓷的烧结温度在1730～1760℃.烧结后以300℃/h的速度冷却可使t—ZrO_2沉淀粒子保持至室温.在1100℃时效3h可改善材料的抗弯强度和抗热震性能.MgO—ZrO_2泡沫陶瓷过滤高温合金的氧化物夹杂有良好的净化效果.

V_2O_5/TiO_2-ZrO_2催化剂上甲醇选择氧化制甲缩醛

采用共沉淀法制备TiO2-ZrO2复合氧化物载体、等体积浸渍法制备V2O5/TiO2-ZrO2催化剂,对催化剂在温和条件下甲醇选择氧化生成甲缩醛（DMM）反应进行研究。结果表明,与单一氧化物载体TiO2或ZrO2负载的钒基催化剂相比,V2O5/TiO2-ZrO2对甲醇选择氧化具有较好的催化性能。XRD、NH3-TPD和H2-TPR表明,ZrO2的加入有利于增加催化剂表面的酸性位,并改善钒物种的氧化还原性,使催化剂具有较好的甲醇选择氧化性能。钒的负载量对催化剂表面钒物种的存在形式和颗粒大小有较大的影响,进而影响催化剂的表面酸性和氧化还原性;V2O5质量分数5%~10%的催化剂甲醇氧化性能最好。

ZrO_2微粉表面化学镀镍动力学研究

化学镀法制备Ni包覆ZrO2微粉，用分光光度法测定了镀液中的镍含量与时间的关系．得出NaF、表面活性剂对镀覆反应的影响，计算了镀覆反应的表现活化能．结果表明，镀覆后颗粒均由Ni和ZrO2两种成份复合而成，达到了均匀分散金属相和陶瓷相的目的；NaF和表面活性剂均能降低反应的表观活化能．

整体式Mn-Fe/ZrO_2-TiO_2催化剂的制备及在低温NH_3-SCR反应中的性能

以锆钛复合氧化物为载体,制备整体式Mn基催化剂并研究其在低温氨选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物反应中的性能;用BET、XRD、储氧量(OSC)、程序升温还原(TPR)和XPS对催化剂进行表征.实验结果表明,与以TiO2为载体的催化剂相比,以ZrO2-TiO2为载体的催化剂具有较大的比表面积、更稳定的晶相结构和较多的储氧量,并具有较强的低温氧化性能和较高的表面Mn含量,表现出良好的低温活性和高温稳定性.在700℃焙烧后,Mn-Fe/ZrO2-TiO2在高空速55000 h-1条件下,仍具有较好的起燃温度(182℃)和NO的转化率(78%),并具有较强的抗水性能,表现出很好的应用前景.

引入SiO_2对SO_4^(2-)/ZrO_2超强酸体系的影响

用共沉淀法和负载法制备了一系列ＳＯ２－４／ＺｒＯ２－ＳｉＯ２催化剂，详细研究了添加ＳｉＯ２对ＳＯ２－４／ＺｒＯ２超强酸样品的晶化、比表面、硫含量、超强酸性和异丙苯裂解及异丙醇脱水反应的影响．引入ＳｉＯ２会延迟ＺｒＯ２的晶化和晶相转变，减弱ＳＯ２－４／ＺｒＯ２体系的超强酸性。