SO_4^(2-)/Sb_2O_3/SiO_2复合固体超强酸催化合成乙酸异戊酯

以乙酸和异戊醇为原料,固体超强酸SO24-/Sb2O3/SiO2作催化剂,催化合成乙酸异戊酯。考察了醇酸比、催化剂用量、反应温度与反应时间对酯化反应的影响。结果表明,乙酸异戊酯的最佳合成条件为:n(异戊醇)∶n(乙酸)=1.4∶1,催化剂用量为1.2 g,反应时间4 h,反应温度108~112℃,在此条件下酯化率可达95.7%。并用IR手段对产品进行了确证。

复合型固体超强酸SO_4^(2-)/Sb_2O_3/SiO_2对合成乙酸环己酯的催化作用

以乙酸和环己醇为原料,自制的新型固体超强酸S O42-/Sb2O3/SiO2作催化剂,催化合成乙酸环己酯。反应结果表明,最优化条件是:n(乙酸):n(环己醇)=1.0:1.2,催化剂用量为0.8g,反应温度为145℃～160℃,反应时间为4h,酯化率可达94.7%。产品用折光率和红外光谱进行表征。

微孔-介孔复合SiO_2-Al_2O_3分子筛的水热合成研究

结合介孔和微孔分子筛的合成 ,采用十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)和ZSM 5引导剂分别作为介孔和微孔结构的导向剂 ,在水热条件下合成了具有微孔 -中孔复合结构的SiO2 Al2 O3 分子筛 ,并采用XRD和N2 吸附对分子筛的结构进行了表征。结果表明 ,分子筛的XRD图谱在大角度区和小角度区同时出现较强的衍射峰 ,分别对应于四方晶型和MCM 41的结构。样品的N2 吸附曲线亦在P/P0 <0 1和P/P0 =0 2 5～ 0 4出现两个突跃 ,其DFT孔径则主要集中在 1 2nm和 3 4nm。

SiO_2-Al_2O_3干凝胶的制备与性能研究

采用二步酸碱催化溶胶-凝胶和常压干燥法,制备了低密度多孔xSiO2-(1-x)Al2O3干凝胶,其中摩尔比x分别取0.9、0.8、0.7和0.6。SiO2凝胶按照n(正硅酸乙酯(TEOS))∶n(H2O)∶n(无水乙醇)∶n(HCl)∶n(氨水)=1∶4∶7∶7.5×10-4∶0.0375制备,主要作为二元复合氧化物的网络骨架。Al2O3由廉价的Al(NO3)3.9H2O与NH4OH反应制得。采用BET、XRD、IR、SEM和TEM等实验手段,对xSiO2-(1-x)Al2O3干凝胶在300、600、900、1200℃4个热处理温度下的组织结构进行了对比和分析。结果表明,最终的二元干凝胶是由纳米颗粒组成的非晶网络与Al2O3晶体共同构成的纳米多孔结构,具有高的比表面积和窄的孔径分布。该复合干凝胶中,Al2O3进入SiO2骨架中,形成一定数量的Si—O—Al键,并随着Al含量的增加而增多。其中的Al2O3随着温度的升高,经历-γAlOOH、-γAl2O3,最终完全转化成-αAl2O3,SiO2则始终以非晶态形式存在。由于干凝胶中Al2O3的存在,大大提高了材料的热稳定性。

以工业粉煤灰为原料制备TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂及其催化性能（英文）

2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚(DNBP)作为杀虫剂、除草剂和烯烃基芳香族化合物阻聚剂而被广泛地应用于工农业生产中.在DNBP生产和使用过程中,会产生大量难以降解的有机废水,从而对人类和生态环境造成极大危害.因此,开展含DNBP废水的处理技术和方法研究具有重要的现实意义.TiO_2半导体材料由于具有良好的光化学特性和电化学行为,近几十年来一直是光催化领域的研究热点.在能量等于或大于TiO_2的带隙能级的辐照光照射下,TiO_2可以产生光生电子/空穴对(e^-/h^+).光生电子和空穴分别与TiO_2表面被吸附的H_2O和O_2分子反应,生成具有强氧化性的活性羟基自由基(·OH),对硝基酚类有机污染物具有较强的降解能力.TiO_2光催化反应属于非均相反应,反应在催化剂的表面进行,催化剂对污染物的吸附是影响其催化降解性能的重要因素.但是,传统TiO_2光催化剂存在比表面积小,对有机污染物吸附能力差,光生电子与空穴易于复合等缺陷,限制了TiO_2光催化技术的进一步发展和在水处理领域中的大规模应用.我们基于气凝胶具有多孔性、大比表面积和高孔隙率的特点,以富含硅、铝的工业废弃物粉煤灰为反应原料,首先利用碱熔法和常压干燥技术制备出SiO_2-Al_2O_3气凝胶.在此基础上,以钛酸四丁酯(TBOT)为反应前体,SiO_2-Al_2O_3气凝胶为载体,利用酸催化溶胶-凝胶法(sol-gel)制备出TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、N_2吸附-脱附(BET)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等分析测试技术对所制备的TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂结构进行了表征.结果显示,在TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂中,粒径尺寸为10~30 nm的锐钛矿型TiO_2纳米颗粒均匀分散在SiO_2-Al_2O_3气凝胶载体上.TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂呈现典型介孔材料的IV型等温线.SiO_2-Al_2O_3气凝胶的加入极大提高了TiO_2光催化剂的比表面积和对有机污染物的吸附性能,但是对TiO_2光波吸收范围影响不大.在制备出TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂基础上,进一步对其在可见光条件下的光催化性能进行了研究.以500 W的Xe灯光源模拟自然太阳光,DNBP为探针污染物分子,系统考察了可见光照射条件下溶液p H值、光催化剂用量、光反应时间、DNBP溶液初始浓度不同因素对TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂催化活性的影响.结果表明,TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂对DNBP有机污染物的吸附率和光降解率明显高于纯TiO_2样品.在DNBP溶液初始浓度为0.167 mmol/L,p H=4.86,催化剂用量6 g/L,光照时间5 h的条件下,TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂对DNBP的降解率几乎高达100%.根据Langmuir-Hinshelwood方程,在低浓度下光催化降解反应符合一级反应动力学.所制备的TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂具有良好的稳定性和重复利用性能.重复利用5次后,TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂对DNBP的降解率仍高达90%以上.利用紫外-可见分光光度计、气相-质谱联用仪对DNBP降解中间产物进行了分析,探讨了DNBP的光催化降解机理.

无机铝盐法制备SiO_2-Al_2O_3复合气凝胶隔热材料

采用溶胶-凝胶法和乙醇超临界干燥工艺,以无机铝盐为原料,制备完整块状的SiO_2-Al_2O_3复合气凝胶。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和X线衍射仪(XRD)研究气凝胶在热处理过程中物相结构的变化;采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对气凝胶的表面形貌和组织结构进行观察;采用N2吸附-脱附测试来研究热处理过程中气凝胶孔结构的变化。结果表明:SiO_2-Al_2O_3复合气凝胶中SiO_2相主要以无定形形式存在,而Al_2O_3相主要以针叶状或长条状的勃姆石多晶形式存在,当温度达到1 100℃时,复合气凝胶中开始产生莫来石相。随着热处理温度的升高,SiO_2-Al_2O_3复合气凝胶的比表面积逐渐减小,直到1 000℃时,比表面积仍高达416.23 m^2/g,同时高温热处理改善了气凝胶内部网络结构,使孔径分布更加均匀。

稀土固体超强酸S_2O_8^(2-)/Sb_2O_3/La^(3+)的制备及催化性能研究

以SbCl3为原料经醇化水解制得Sb2O3前体氧化物,通过浸渍一定量的(NH4)2S2O8和掺杂La(NO3)3制备了一种新型催化剂S2O82-/Sb2O3/La3+。以催化合成乙酸苄酯为探针反应,考察了不同制备条件对催化剂性能的影响。结果表明,1.5 mol/L的(NH4)2S2O8和2.71%La(NO3)3混合溶液浸渍锑前体氧化物,经110℃烘干后,于500℃焙烧3h所得催化剂(SSL2.71-3-500)活性较好。同时,考察了催化剂的稳定性以及对不同酯化反应的作用规律。用Hammett,IR,DTA/TGA,XRD等手段对催化剂进行了表征。

溶胶-凝胶-喷雾干燥法制备超细Al_2O_3-SiO_2二元粉体材料

以硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)技术并结合喷雾干燥(SPD)技术制得超细Al2O3-SiO2二元复合粉体材料,并分别于400℃、800℃、1000℃、1150℃和1200℃煅烧2 h;采用全自动比表面积与孔隙率分析仪、TEM、TG-DSC及XRD等仪器研究了热处理温度、pH值(分别为5.5、7和8)以及干燥方法对粉体材料的表面性能、显微形貌、物相组成及Al2O3-SiO2二元系晶体转变过程的影响.结果表明:由Sol-Gel-SPD制备的超细Al2O3-SiO2二元粉体材料的比表面积＞448 m2·g-1,而经1200℃煅烧2 h后所得的超细莫来石的比表面积34.05m2·g-1;TG-DSC分析表明:采用Sol-Gel-SPD制得的Al2O3-SiO2二元粉体材料的质量损失主要发生在500℃之前;XRD分析表明:粉体试样的开始莫来石化温度为1000℃,铝硅尖晶石(6Al2O3·SiO2)与非晶态SiO2在1150～1200℃完全转化为莫来石;比较不同pH值试样经1200℃煅烧后的TEM照片发现,当pH=7时,得到的超细莫来石粉体粒径最小,为50 nm.

BaFe_(12)O_(19)/SiO_2-B_2O_3-K_2O微晶玻璃陶瓷的低温合成及其微波性能

采用柠檬酸sol-gel工艺合成了BaFe12O19/SiO2-B2O3-K2O微晶玻璃陶瓷,并对其介电常数及其磁导率在100MHz～6GHz下的变化规律进行了研究。结果表明:BaFe12O19/SiO2-B2O3-K2O微晶玻璃陶瓷可以在850℃/5h的条件下烧结而成,其合成过程与体系中的Ba/Fe密切相关;其介电常数基本不随测试频率的变化而变化;其磁导率实部随测试频率的增加而下降。

Ti/SnO_2+Sb_2O_3/β-PbO_2阳极电化学氧化异噻唑啉酮

采用提拉法和电沉积法制作Ti/SnO2+Sb2O3/β-PbO2阳极,通过SEM扫描、XRD分析和极化曲线测定表征具有良好结构和催化性能.利用该电极氧化异噻唑啉酮水溶液,研究运行参数(电化学氧化时间、电流密度和水溶液pH值)的变化对异噻唑啉酮和化学耗氧量(ChemicalOxygenDemand,CODcr)降解效果的影响,降解过程符合一级动力学方程.在异噻唑啉酮水溶液初始浓度200mg/L、电流密度15mA/cm2、电化学氧化180min时,异噻唑啉酮、CODcr去除率可分别达到98%和43%.通过紫外光谱图分析了异噻唑啉酮氧化过程为先开环,再生成低分子有机酸,最后矿化为CO2和H2O.

新型稀土固体超强酸S_2O_8^(2-)/Sb_2O_3/La^(3+)的制备与再生

以金属醇盐水解法制得前氧体 Sb_2O_3,采用浸渍法制备了稀土固体超强酸 S_2O_8^(-2)/Sb_2O_3/La^(3+)催化剂,以催化合成乙酸苄酯为探针反应考察了催化剂的制备条件。结果表明:以1.5 mol/L 的(NH_4)_2S_2O_8 和ω[La(NO_3)_3]=2.71%的 La(NO_3)_3混合液浸渍锑前氧体,经110℃烘干,于500℃焙烧3 h 所得催化剂活性较好。采用了 TG/DTA 考察了催化剂的失活原因,其最佳再生方法是:用无水乙醇洗涤,500℃焙烧再生。

H_4SiW_(12)O_(40)/SiO_2催化一锅法合成4-苯基-6-甲基-5-乙氧羰基-3,4-二氢嘧啶-2(H)-酮

采用一锅法Biginelli反应以H4SiW12O40/SiO2为催化剂,以苯甲醛、乙酰乙酸乙酯和尿素为原料,无水乙醇为溶剂合成了4-苯基-6-甲基-5-乙氧羰基-3,4-二氢嘧啶-2(H)-酮。探讨了原料摩尔比、反应温度、催化剂用量及反应时间对收率的影响。结果表明,固定苯甲醛用量为0.04 mol的条件下,n(苯甲醛)∶n(乙酰乙酸乙酯)∶n(尿素)=1∶1.5∶1.5,催化剂的用量占反应物料总质量的2.0%,反应温度为90℃,反应时间为60 min,产品平均收率可达71.7%。通过熔点的测定,IR,1HNMR和MS对合成的3,4-二氢嘧啶酮化合物进行了表征。

铈改性固体超强酸SO_4^(2-)/Sb_2O_3的制备及催化性能研究

以SbCl3为原料经醇化水解制Sb2O3前体氧化物,通过浸渍一定量的(NH4)2SO4和掺杂Ce4+制备了一种新型催化剂SO42-/Sb2O3/Ce4+。以催化合成乙酸苄酯为探针反应,考察了(NH4)2SO4的浓度、Ce(NO3)4的浓度、焙烧温度等因素对其催化性能的影响,并采用IR、TG/DTA、Hammett法等对其进行表征。结果表明,1.5 mol.L-1的(NH4)2SO4和含Ce(NO3)42.8%的混合液浸渍锑前体氧化物,经110℃烘干后,于350℃焙烧2 h所得的催化剂活性最好,其酯化率达到97%。。

纳米α-Fe_2O_3/SiO_2复合材料的制备及磁性能

以正硅酸乙酯(TEOS)、无水乙醇(Eth)、Fe(NO3)3.9H2O和盐酸(HCl)为原料,采用溶胶-凝胶方法制备了纳米-αFe2O3/SiO2复合材料。同时研究了热处理温度以及Fe2O3浓度对纳米复合材料-αFe2O3/SiO2的形成及磁性能的影响。结果表明:纳米-αFe2O3/SiO2复合材料最佳热处理温度为700℃左右,Fe2O3最佳浓度为40%(质量分数)左右,相应的纳米-αFe2O3/SiO2复合材料的磁性能也是最佳的。

γ-Fe_2O_3/SiO_2纳米复合粉体的制备

以硝酸铁和正硅酸乙酯分别作为氧化铁和SiO2的前驱体,通过溶胶-凝胶工艺制备了γ-Fe2O3/SiO2纳米复合粉体.若使用氯化铁为氧化铁前驱体,SiO2基体中则会生成α-Fe2O3. 当干凝胶热处理温度较低时(T<400℃),复合粉体(硝酸铁为前驱体)以非晶态存在。当T达到600℃时,γ-Fe2O3粒子在SiO2基体中大量形成.随着热处理温度的进一步升高,粉体中开始有α-Fe2O3杂质生成.使用盐酸做添加剂对复合粉体中γ-Fe2O3粒子大小及颗粒尺寸分布均有显著影响.

甲醛乙炔化反应中CuO-Bi_2O_3/SiO_2-MgO催化剂活化过程研究

甲醛与乙炔发生炔化反应合成1,4-丁炔二醇,选用铜铋作为催化剂。模拟最具代表性的工业炔化催化剂以研究甲醛乙炔化反应的活化过程,制备高性能CuO-Bi2O3/SiO2-MgO催化剂,结合XRD、H2-TPR、TG-DTA和N2-TPD-MS等表征,研究炔化催化剂活化过程中铜物种的转变,获得最优催化剂活化方法。结果表明,CuO在甲醛溶液中无乙炔存在下可定向转化为Cu2O,但经乙炔活化后活性较低,归因于还原过程中Cu物种的流失及晶粒长大。而在甲醛与乙炔协同作用下,CuO可快速转变为Cu的炔化物种,表现出较高的炔化活性。表明炔化催化剂的活化过程必须在甲醛与乙炔同时存在的条件下进行。

溶胶-凝胶法制备MgO掺杂SiO_2-Al_2O_3复合氧化物的性质研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同MgO掺杂量的SiO_2-Al_2O_3复合氧化物,通过XRD、FTIR、N_2吸附、NH_3-TPD及Py-IR等表征手段考察了MgO的引入对SiO_2-Al_2O_3复合氧化物织构、结构及酸性质的影响。研究发现,SiO_2-Al_2O_3复合氧化物在引入MgO后,比表面积显著增加,可达622cm^2/g。随着MgO引入量的增加,复合物的平均孔径明显减小,由17.1 nm下降至7.6 nm,最可几孔径和孔体积先增大后减小,最大值分别为31nm和2.2 cm^3/g。引入MgO后,复合物的酸强度稍有增加。MgO引入量最少时,总酸量明显减少,之后随MgO含量的增加再次增加,但仍少于引入前的样品。

La_2O_3对Ag/SiO_2催化剂气相合成3-甲基吲哚的促进作用

3-甲基吲哚作为一种重要的氮杂环化合物在工业、农业及医药等领域应用非常广泛.以苯胺和1,2-丙二醇为反应原料,研究了La2O3助剂对Ag/SiO2催化剂气相合成3-甲基吲哚的促进作用,采用X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)和氨气程序升温脱附(NH3-TPD)技术对催化剂进行了表征.结果表明,向Ag/SiO2催化剂加入适量的La2O3助剂能明显提高银在载体表面的分散度、显著减少催化剂的强酸中心数,从而大大提高了催化剂的选择性.在Ag/SiO2-La2O3催化剂上,当La2O3含量为0.03mmol/g时,3-甲基吲哚收率达到45%.

SiO_2微粉和Al_2O_3微粉加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以莫来石M45(10～5mm,5～3mm)、电熔莫来石(3～1mm,≤1mm)作骨料,刚玉粉(≤0.074mm)、电熔莫来石粉(≤0.074mm)、纯铝酸钙水泥、Al2O3微粉(d50=2.11μm)和SiO2微粉(d50=1.07μm)作基质,制备了脱硫枪用莫来石-刚玉浇注料,并分别研究了SiO2微粉加入量(分别为2%、3%、4%、5%)和Al2O3微粉加入量(分别为2%、4%、6%)对浇注料体积密度、显气孔率、强度、烧后永久线变化率、抗热震性和抗渣性的影响。结果表明:仅加入SiO2微粉时,随着其加入量在2%～5%范围内增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度提高,显气孔率降低,强度增加,抗渣性变好,但抗热震性变差;在加入3%SiO2微粉的基础上再加入2%～6%的Al2O3微粉时,浇注料的各项性能随Al2O3微粉增加没有明显改善,但均比仅加入3%SiO2微粉时有明显改善。

载体焙烧温度对Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂稳定性的影响

为了获得高水热稳定的负载Ni催化剂,延长催化剂在含水液相体系中的使用寿命,以不同温度焙烧的Si O2-Al2O3为载体,采用浸渍法制备Ni/Si O2-Al2O3催化剂,通过吡啶-原位傅立叶变换红外光谱、X射线衍射、NH3-程序升温脱附和H2-程序升温还原等方法进行表征,以水相1,4-丁炔二醇加氢为探针反应,研究载体焙烧温度对Ni/Si O2-Al2O3催化剂催化加氢性能及含水体系中稳定性的影响。结果表明,在（400~800）℃,随着载体焙烧温度升高,活性组分Ni存在状态及催化剂加氢活性变化较小,但催化剂的水热稳定性下降,造成这一现象的原因是随着载体焙烧温度升高,载体表面Si O2聚集,暴露的Al3＋增加,载体水合程度增大。载体焙烧温度400℃时,Ni/Si O2-Al2O3催化剂表现出最佳的水热稳定性。