纳米TiO_2-Al_2O_3复合氧化物载体制备研究进展

综述了溶胶-凝胶法、沉淀法、气相吸附法、水热法制备TiO2-Al2O3复合氧化物的研究进展,尤其是溶胶-凝胶法的不同制备条件对TiO2-Al2O3复合氧化物性质的影响。添加Al2O3可改善TiO2比表面积和热稳定性。同时简要比较了几种方法制得的TiO2-Al2O3复合氧化物,并提出了目前研究中存在的问题及解决途径。

ZrO2-Al2O3复合氧化物的合成及其性能研究

采用表面活性剂改性的沉淀法合成了系列掺杂钇、镧、钡的氧化锆铝复合氧化物。通过XRD、XRF、低温N2吸附和CO脉冲化学吸附等手段考察了表面活性剂、助剂、焙烧温度对复合材料结构、孔结构以及负载0.5%铑催化剂的分散性能等的影响。研究表明:与采用常规沉淀法合成的氧化锆铝复合氧化物相比,添加表面活性剂合成的样品具有更大的比表面积、孔容和适合的孔径分布。分别或同时掺杂La、Ba、Y合成的氧化锆铝复合氧化物都能抑制氧化铝的α相变,提高复合材料和催化剂表面金属Rh的高温抗烧结能力,特别是同时掺杂La、Ba、Y合成的Rh/LBYZA样品经1100℃4h焙烧后仍有17.82%的金属分散度。以LBYZA为载体制备的新鲜催化剂(600℃4h焙烧样品)在CO选择还原NO反应中NO和CO的起燃温度分别为240、243℃,完全燃烧温度分别为273、280℃,表现出较高的催化活性。

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.

进展与述评TiO_2·Al_2O_3复合氧化物载体研究进展

TiO2·Al2O3多孔复合氧化物是新型的催化剂载体材料,因其在加氢精制工艺上能够显著增加催化剂的脱硫、脱氮活性而逐渐受到重视。本文综述了国内外关于TiO2·Al2O3多孔材料的制备方法,分析了制备方法对材料的比表面积、孔结构、表面酸性等载体性能影响的一般规律。通过对国内外研究者的TiO2.Al2O3合成方法的综合评述,指出了有待发展提高的方向。

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。

纳米xBaO·(0.35-x)Nd_2O_3·0.65TiO_2复合金属氧化物陶瓷的制备与介电性能

用柠檬酸盐法合成出组成为xBaO·( 0 35 x)Nd2 O3 ·0 6 5TiO2 复合氧化物 ,采用DTA TG ,IR ,XRD ,TEM进行物性表征。实验结果表明 :该复合氧化物的形成温度为 80 0℃ ,平均粒径为 30nm。在富TiO2 区 ,BaO/Nd2 O3 ≤0 4时 ,成瓷温度较宽 ( 1 2 80～ 1 36 0℃ ) 。

以胶原纤维为模板合成介孔TiO_2-Al_2O_3二元复合氧化物纤维

以胶原纤维为模板合成了介孔TiO2-Al2O3二元复合氧化物纤维,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面孔隙分析仪、X光电子能谱(XPS)对该二元复合氧化物纤维进行了表征。结果表明所合成的介孔TiO2-Al2O3二元复合氧化物呈纤维状,较好地保留了胶原纤维的结构。当Ti/Al摩尔比为4.88:1时,TiO2-Al2O3二元复合氧化物纤维的平均孔径为7.4 nm,比表面积可达131.0 cm2/g,其中TiO2主要以锐钛矿相存在,Al2O3则以无定形态分散于TiO2晶体间。

Ni/CeO_2-Al_2O_3复合氧化物催化甲烷部分氧化制合成气的性能

采用柠檬酸络合法一步制备了Ni/CeO2-Al2O3复合氧化物催化剂。利用N2物理吸附、XRD、H2-TPR和SEM手段对催化剂进行了表征。考察了还原条件对该复合氧化物在甲烷催化部分氧化(POM)制合成气的催化性能的影响,进一步考察了原料气配比(V(CH4)/V(O2))、反应空速和反应温度对Ni/CeO2-Al2O3催化POM反应性能的影响。结果表明,Ni/CeO2-Al2O3复合氧化物的热稳定性好,比表面积较大(108m2/g),其中的NiO容易被还原。在700℃、纯H2气氛下还原后的Ni/CeO2-Al2O3在POM反应中表现出最好的催化性能。最佳反应条件为V(CH4)/V(O2)=2、GHSV=12000mL/(h·g)、反应温度750℃。在该反应条件下,POM反应的CH4转化率大于85%,CO选择性达到85%,H2选择性大于94%。

以TiO_2/γ-Al_2O_3/堇青石为载体的金属氧化物催化剂的应用研究

以Ti O2/γ-Al2O3/堇青石为复合载体,制备了以K,V,Cs,Sn,Pt等为活性组分的催化剂,催化剂于空气中在马弗炉700℃老化3 h。采用差示扫描量热(DSC)/热重(TG)测试方法确定催化剂的活性。实验结果表明,添加Pt能降低颗粒物(PM)起燃温度,特别是对PM中石墨化固体组分(GSF)的消除有利。K和Cs对降低起燃温度及对PM中可溶性有机组分(SOF)的最大燃烧温度起作用,K对PM中GSF部分的去除比Cs要好。老化中催化活性降低是比表面积下降和活性组分挥发流失的共同结果。

M_xO_y-Al_2O_3复合氧化物在生物质油催化裂化中的催化性能

采用共沉淀法制备复合氧化物MxOy-Al2O3(MxOy=CeO_2,ZrO_2,SiO_2,TiO_2)催化剂,同时用XRD、SEM、TPD和FT-IR等对复合氧化物的晶相结构、酸种类、酸量以及热稳定性等进行了表征。结果表明,复合氧化物MxOy-Al2O3对生物质油具有较好的催化裂化的反应活性,其中ZrO_2-Al_2O_3有较好的裂化反应活性和选择性,裂化反应产物分布中相对分子量小于100的占70.72%;SiO2-Al2O3表现出较好的脱氧率,裂解油中含氧率为17.72%,比原料油下降了24.29%,而CeO_2-Al_2O_3催化剂具有较好的抗结焦能力。

SiO_2-Al_2O_3复合氧化物作为Pt负载型NO氧化催化剂载体的性能

采用共沉淀法制备Si O2-Al2O3复合氧化物载体,研究制备过程中陈化时间、Si O2与Al2O3物质的量比、焙烧温度以及硅前驱体对载体物化性能的影响,采用N2物理吸附仪、激光粒度仪、X射线衍射、NO程序升温脱附和扫描电镜对样品进行表征。分别在800℃和1 000℃条件下对载体进行高温老化,对比老化前后载体性能。采用浸渍法负载载体质量分数0.3%的Pt,制得Pt负载型NO氧化催化剂,对催化剂活性进行评价。结果表明,硅铝物质的量比为20∶80,陈化12 h,以硅溶胶为硅前驱体,500℃焙烧得到的载体负载Pt后达到预期的NO氧化效果,可以作为NO氧化催化剂用载体。

等离子喷涂Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层的微观组织及电化学性能

目的通过等离子喷涂工艺,在油气管道X70管线钢表面制备出Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层,研究该涂层的微观组织与电化学性能。方法采用9MC Plasma Control Unit等离子喷涂系统,基于线切割尺寸为40mm×24mm×6mm的X70管线钢基体表面,沉积Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层。利用金相显微镜和扫描电子显微镜观察该复合涂层的微观组织与形貌,利用X射线衍射仪分析该复合涂层的物相组成,利用电化学工作站测定该复合涂层的电化学腐蚀性能。结果Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层由完全熔化区和半熔化区双态组成,呈典型的等离子喷涂层状结构,层与层之间结合较紧密,分布着富Cr2O3沉积区与富TiO2沉积区,无相变产生,完全熔融的TiO2液相可嵌入到未完全熔融的Cr2O3结构间隙中形成固溶结构。经电化学腐蚀性能测试,其自腐蚀电位介于-0.4^-0.3V之间,高于X70管线钢基体的自腐蚀电位-0.6^-0.5V,腐蚀倾向滞后,表现出好的抗腐蚀性能。结论研究选取的等离子喷涂参数较合适,并成功制备出了能明显提高油气管道X70管线钢抗电化学腐蚀性且组织分布均匀的Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层。

负载型TiO_2-Al_2O_3复合载体在超深度加氢脱硫中的应用

运用HRTEM、FT-Ram an、TPR等方法表征了M o活性组分在负载型T iO2-A l2O3复合载体和A l2O3上不同形态和性质。比较了T iO2-A l2O3复合载体同传统A l2O3载体对CoM o催化剂结构的影响,并以4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)为探针考察了催化剂的超深度加氢脱硫(UHDS)性能。结果表明,在负载型T iO2-A l2O3复合载体中,M oO3同载体之间的相互作用较弱,这种弱的相互作用使M oO3更多的以八面体配位M o物种(M oⅥ)及其二维的聚合物的形式存在。二维聚合物有利于形成具有更高活性的多层M oS2结构,明显提高催化剂的超深度加氢脱硫催化活性。

新型Cu-Mn/TiO_2和Cu-Mn/γ-Al_2O_3甲醛催化氧化催化剂的研制及活性

采用浸渍法制备了Cu-Mn/γ-Al2O3、Cu-Mn/Ti O2新型催化剂,研究了在不同温度、不同气体流速下对甲醛的催化活性以及50h下催化剂的稳定性,并与Cu-Mn复合氧化物催化剂进行对比。结果表明:γ-Al2O3、Ti O2与Cu-Mn之间的协同作用提高了催化剂对甲醛的催化活性,且Cu-Mn/γ-Al2O3在150℃可以实现甲醛的完全去除,比Cu-Mn/Ti O2和Cu-Mn复合氧化物催化剂分别低80℃和140℃。3种催化剂的甲醛去除率随气速的增加而下降,且变化大小顺序为Cu-Mn/Ti O2>Cu-Mn/γ-Al2O3>Cu-Mn复合氧化物。50h后Cu-Mn/γ-Al2O3和Cu-Mn复合氧化物催化剂去除率仍为100%,Cu-Mn/Ti O2去除率在94%以上。采用XRD、BET和SEM-EDS等技术手段对制备的Cu-Mn/Ti O2、Cu-Mn/γ-Al2O3和Cu-Mn复合氧化物进行了表征。

TiO_2-Al_2O_3复合载体的制备及Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂加氢脱硫性能的研究

通过改进的溶胶-凝胶法(SG)、共沉淀法(CP)、表面沉淀法(PR)及混捏法(ME)制备TiO_2-Al_2O_3复合载体,考察了不同制备方法对复合载体物理性质的影响。采用浸渍法制备Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3-X加氢脱硫催化剂,研究了Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3-X加氢脱硫催化剂的脱硫性能。利用XRD、BET、SEM等表征手段对复合载体及催化剂进行表征分析。结果表明,SG法制备的复合载体粒径均一,具有较大的比表面积、孔径和孔体积;CP法制备复合载体时TiO_2以单层或亚单层的分散状态高度分散于γ-Al_2O_3中。在氢气压力3.0 MPa、反应温度280℃、反应时间4 h、液时空速1.4 h-1和氢油比600的条件下,SG法制备的Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂具有较高加氢脱硫活性,噻吩转化率达到96.6%。

氧化铜与CeO_2-γ-Al_2O_3混合氧化物载体之间的表面相互作用

采用XRD ,XPS和TPR等手段研究了氧化铜与二氧化铈 氧化铝机械混合载体之间的表面相互作用 .结果表明 ,在混合载体表面 ,当氧化铜的负载量低于其在二氧化铈载体上的分散容量时 ,氧化铜优先与二氧化铈发生作用并分散在其表面 ;当氧化铜的负载量超过其在二氧化铈载体上的分散容量时 ,氧化铜会继续在氧化铝表面分散 .这些结果说明 ,在制备用氧化铈改性载体的负载型催化剂时 ,如果氧化铈的用量偏高 ,会导致样品中有晶相氧化铈生成 ,从而对氧化铈作为改性剂的作用不利 .

碱金属氧化物对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝性能的影响

在V2O5-WO3/TiO2催化剂上负载碱金属氧化物(K2O,Na2O),通过BET,XRD和SEM等方法对微观结构进行表征,研究不同含量碱金属氧化物对催化剂脱硝活性、N2O生成率和SO2氧化率的影响.结果发现,较大含量的碱金属对催化剂微观结构有一定影响.碱金属氧化物与催化剂表面V物种的结合生成部分碱金属盐(如KVO3),改变了催化剂的表面结构,使催化剂中有效活性位的数量大大降低,从而导致催化剂活性降低.两种碱金属氧化物对催化剂的毒性顺序为K2O>Na2O.

TiO_2-Al_2O_3复合载体焙烧温度对Co-Mo加氢脱硫催化剂性能的影响

采用混捏法制备纳米介孔TiO2-Al2O3复合载体,考察载体焙烧温度对负载型Co-Mo双金属加氢脱硫催化剂性能的影响,并采用N2物理吸附、X射线衍射和吸附吡啶红外光谱技术对复合载体及催化剂进行表征。结果表明,不同温度焙烧的复合载体都具有介孔结构;随焙烧温度的升高,催化剂的比表面积和孔体积减小,平均孔径增大;催化剂中TiO2的平均晶粒尺寸属纳米级且随焙烧温度的升高而增大;复合载体中Al2O3的存在提高了TiO2的晶型转变温度;不同温度焙烧的复合载体表面均主要为L酸中心而几乎没有B酸中心。在微型固定床反应器上对制备的Co-Mo/TiO2-Al2O3催化剂进行了评价,结果表明,载体经适宜温度焙烧后所得催化剂具有良好的加氢脱硫活性和选择性。

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.

纳米TiO_2-Al_2O_3复合载体的制备研究进展

近年来,国内外对纳米TiO2-Al2O3复合载体进行了大量的研究。本文就纳米TiO2-Al2O3复合载体的制备方法和影响因素及其在加氢精制催化剂中应用的最新研究进展进行了介绍,提出了目前存在的问题及解决途径。