高温高表面氧化铝新材料的制备化学研究——镧和表面活性剂对氧化铝性质的影响

在汽车尾气催化净化、催化燃烧等高温严酷环境中,催化剂载体由于烧结等原因,其比表面剧烈减少,引起活性组分聚集,从而使催化剂活性明显下降^[1,2]。氧化铝是一种常用载体,但经高温煅烧后容易烧结并向α相转变,导致比表面减少。目前许多文献报道了稀土元素、碱土金属以及硅元素对氧化铝的改性作用^[3-5],这些元素的添加可在一定程度上提高氧化铝的热稳定性,但表面活性剂在这一方面的应用未见报道。本文采用溶胶－凝胶法制备了镧改性的氧化铝,通过添加不同比例表面活性剂[聚乙烯醇（PVA）]研究了镧和聚乙烯醇对氧化铝孔性质及热稳定性的影响。     

高温高表面氧化铝新材料的制备化学研究——La、Ba共添加对氧化铝热稳定性的影响

本文用镧、钡共同添加并使用溶胶-凝胶法制得改性氧化铝。详细研究了在保持 La含量为 5.2wt％时, Ba添加量的改变对氧化铝热稳定性的影响。实验结果表明镧、钡元素的共添加能大大增加氧化铝的热稳定性,从而使氧化铝在高温下保持高比表面积。体相中同时添加 5.2wt％ La和 2wt％ Ba以及 5.2wt％ La和 7wt％ Ba能使氧化铝保持较好的热稳定性,样品经 1100℃煅烧 20h后,比表面分别达 100.8m2· g-1和 92.3m2· g-1。通过对添加物与氧化铝保持高温高表面能力的内在联系的探讨,得出 Ba、 La元素的添加提高氧化铝热稳定性的原因主要表现在两方面：一是抑制氧化铝的微孔烧结速度;二是阻止了氧化铝向α相的转变。     

高温高表面氧化铝新材料的制备化学研究——La、Ba共添加对氧化铝热稳定性的影响

本文用镧、钢共同添加并使用溶胶－凝胶法制得改性氧化铝,详细研究了在保持La含量为5．2 wt%时,Ba添加量的改变对氧化铝热稳定性的影响,实验结果表明镧,钡元素的共添加能大大增加氧化铝的热稳定性,从而使氧化铝在高温下保持高比表面积,体相中同时添加5．2wt%La和2wt?以及5．2wt%La和7wt?能使氧化铝保持较好的热稳定性,样品经1100℃煅烧20h后,比表面分别达100．8m^2.g^-1和92．3m^2.g^-1.通过对添加物与氧化铝保持高温高表面能力的内在联系的探讨,得出Ba、La元素的添加提高氧化铝热稳定性的原因主要表现在两方面,一是抑制氧化铝的微孔烧结速度,二是阻止了氧化铝向α相的转变。     

胶溶法制备铈锆镧共改性氧化铝及催化性能

γ-Al2O3是机动车尾气净化催化剂的常用载体,其高温热稳定性、比表面积、孔容、孔径及表面酸性等对催化活性有很大影响.近年来,大量研究结果表明,铈、锆、镧和钡等元素的添加可以提高氧化铝的高温热稳定性和催化活性[1～3],然而这些研究大多致力于单组分或者双组分改性氧化铝,制备方法以浸渍法和溶胶-凝胶法为主.胶溶法制备三组分共同改性氧化铝的研究很少.本文利用胶溶法制备了系列铈、锆、镧改性氧化铝,讨论了三组分共同添加对氧化铝载体的性质以及催化剂活性的影响.     

钙改性对γ-Al2O3的高温热稳定性的影响

研究了以Ca(NO3)2浸渍改性对γ-Al2O3的高温热稳定性的影响.考察了Ca的添加量及高温(1273K、1373K)处理后的表面性质和稳定性.BET比表面积和XRD结果表明,高温下Ca物种的引入明显地抑制了氧化铝比表面积的损失和α相变,提高了其耐热性.探讨了Al2O3烧结动力学,高温动力学研究表明,Ca的高温稳定作用主要是抑制焙烧过程中最初1h内的烧结和α相变.     

耐高温高表面积氧化铝的制备及性质 Ⅱ.La的添加对硫酸铝铵法制高表面Al2O3的影响

采用硫酸铝铵分解法制得γ－Ａｌ２Ｏ３超细粉末,系统研究了以「Ｌａ（ＥＤＴＡ）」＾－为浸渍液时,Ｌａ组分的添加对所得的Ａｌ２Ｏ３热稳定性的影响,结果表明,Ｌａ组分的适量添加可抑制高温下Ａｌ２Ｏ３微孔的烧结和向α相的转变,从而提高氧化铝的热稳定性,使氧化铝在高温下保持较大的比表面积,添加ｘ（Ｌａ）＝１％的样品在１１００℃焙烧３２ｈ后其比表面积达９８．０ｍ＾２／ｇ,还比较了以Ｌａ（ＮＯ３）３为侵渍液对硫     

成胶条件对耐高温高表面积氧化铝热稳定性的影响

 研究了氧化铝制备过程中的各种成胶条件（氨水滴加速度,pH值,温度和硝酸铝溶液的初始浓度等）对氧化铝热稳定性的影响,初步探讨了氧化铝的烧结机理．结果表明,各种成胶条件均可在一定程度上影响氧化铝的比表面积、孔容和平均孔径．选择适宜的制备条件能够阻止氧化铝在高温下烧结,改善氧化铝的孔结构,提高其热稳定性,从而制备出耐高温高比表面积的氧化铝．     

耐高温高表面氧化铝的制备及性质──添加钡及钡与镧的协同作用对氧化铝热稳定性的影响

氧化铝是高温催化反应中常用的载体材料. 高于1 000 ℃时, Al2O3通过表面活性原子的迁移和表面羟基脱水发生烧结, 并向α相转变[1,2], 同时随着比表面积剧烈下降, 导致催化剂活性组分聚集, 催化剂活性下降等. 大量研究表明, 稀土元素, 硅及碱土元素可明显改善氧化铝的热稳定性[3～8]. 本文以溶胶-凝胶法单独引入Ba元素, 考察了Ba添加量对Al2O3热稳定性的影响. 还采用溶胶-凝胶与表面浸渍相结合的方式共同引入La和Ba, 考察了两元素协同作用对Al2O3热稳定性的影响.     

胶溶法制备镧-钡共稳定氧化铝的性能

以硝酸为胶溶剂, 两种拟薄水铝石为前驱体, 用胶溶法制备了镧-钡共稳定的氧化铝. 采用X 射线衍射(XRD)、表面分析仪(BET)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)和NO2程序升温脱附(NO2-TPD)技术对所制备的镧改性和镧钡共改性氧化铝的结构特性和表面性能进行了表征. XRD结果表明, 改性氧化铝在1273 K焙烧后均以γ-Al2O3相存在. 当BaO添加量达到14%(w)时, 有少量BaCO3生成. BET结果表明, 在1273 K下焙烧5 h后, 5%(w)La2O3稳定的氧化铝(Ba-0)和5%La2O3与8%BaO共同稳定的氧化铝(Ba-8)均具有较大的比表面积, 各种氧化铝的吸附等温线表明它们的孔形状均为狭缝型孔和瓶型孔, 孔径分布曲线表明, 仅有样品Ba-8的孔径分布较宽, 孔径为6-10 nm, 其它三种样品的孔径均集中在10 nm; NH3-TPD结果表明, 随着氧化钡添加量的逐渐增多, 氧化铝表面的酸量、酸强度逐步减少. NO2-TPD结果表明, 添加BaO后载体对NO2的吸附量增多, 随着BaO含量的增多, 体相Ba(NO3)2增多. 由于样品Ba-8同时具有很好的织构性质、适中的表面酸量和酸强度分布及NO2吸附脱附能力, 使得以它为载体的催化剂具有最好的催化性能,丙烷的起燃温度和完全转化温度分别为526 K和593 K.     

Ni/MWCNT及镧改性Ni/MWCNT催化CO2甲烷化反应的性能

以多壁碳纳米管(MWCNT)为载体, 通过浸渍法制备了负载型镍催化剂和稀土镧改性的镍催化剂, 并对其二氧化碳甲烷化的催化性能进行了研究. 借助比表面积测试、程序升温还原(TPR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了稀土镧的添加对Ni/MWCNT催化剂结构和表面组成、催化剂还原性能以及CO₂甲烷化反应性能的影响. 结果表明: 稀土镧改性的Ni/MWCNT较Ni/MWCNT催化剂具有更好的CO₂甲烷化活性, 镧组分的加入提高了催化剂表面的镍物种浓度和分散度, 弱化了氧化镍与载体MWCNT之间的相互作用, 促进了氧化镍的还原, 同时提高了表面镍物种的电子密度, 增加了对反应物的吸附能力, 从而提高了其CO₂甲烷化活性. 制备过程中稀土镧的添加次序对催化性能有较明显的影响, 其活性顺序为先浸渍镧后浸渍镍制备的催化剂活性明显好于先浸渍镍后浸渍镧制备的催化剂.     

镧和铈改性对氧化铝性质的影响

 以拟薄水铝石为前驱物，采用溶胶法制备了γ－Al2O3，在制备 初期添加硝酸镧或硝酸铈对氧化铝进行改性，并使用红外光谱、氮物理 吸附和X射线衍射等方法对样品进行了表征．实验表明，稀土添加物覆 盖了部分氧化铝的表面羟基．在1000℃下对样品烧结行为的考察发现， 添加镧或铈化合物都能提高γ－Al2O3的抗烧结性能和高温稳定性，镧 改性样品的效果略优于铈改性样品．烧结动力学研究发现，制备的氧化 铝的烧结机理为体相扩散，加入稀土有效地阻止了氧化铝颗粒内的体相 扩散．用微反装置测定了改性样品的反应性能，发现铈改性样品有一定 的裂化性能和脱氢性能，而镧改性样品几乎无催化活性．     

氧化铈在非贵金属氧化物催化剂中的作用(Ⅴ)─热环境对Cu－Mn－Ce－O催化剂性能的影响

研究了热环境对Cu-Mn-Ce-O催化剂表面积、结构、氧性能及对甲苯催化氧化活性的影响。发现CeO₂作为助催化剂,对延缓氧化铝载体的表面收缩几乎没有作用,但能阻止催化剂中CuMn₂O₄尖晶石的生成,防止无定型活性相在高温环境中的烧结,提高催化剂水热稳定性能,尤其在温度高于800℃时,效果尤佳,合适的Ce/Cu原子比为0.38～0.44.     

碱土金属修饰Al_2O_3的表面热稳定性

采用浸渍法添加不同碱土金属元素对γAl2O3进行改性.通过BET、XRD等手段研究考察了在1373K空气中经不同时间处理γAl2O3的相变和烧结情况比较了各样品烧结后比表面积的差异.结果表明碱土金属的引入(尤其是Sr、Ca)有效地抑制了氧化铝比表面积的损失和α相变.并对Al2O3的烧结动力学进行了研究探讨研究表明铝酸盐的生成并不是稳定氧化铝的根本原因碱土金属的高温稳定作用主要是分散态的碱土金属氧化物抑制氧化铝焙烧过程中最初1h内的烧结和α相变引起的比表面积损失.     

添加氧化镧对镍催化剂上一氧化碳甲烷化反应的影响

用脉冲热重差热法及程序升温脱附法研究了添加氧化镧对镍催化剂催化一氧化碳甲烷化反应的影响。结果表明,氧化镧对氧化镍的还原温度没有显著影响。它使无载体的镍催化剂的金属镍表面积稍有降低,但可使Ni/γ-Al_2O_3的镍表面积增加。氧化镧使吸附在镍上的一氧化碳发生解离和岐化反应能力增加,但使氢在镍上的吸附强度减弱。由这两种作用的综合结果,使得添加氧化镧之后的镍催化剂对一氧化碳甲烷化催化反应的转化频率没有显著变化。     

碱土金属修饰Al2O3的表面热稳定性

采用浸渍法,添加不同碱土金属元素对γ-Al2O3进行改性.通过BET、XRD等手段,研究考察了在1 373 K空气中,经不同时间处理γ-Al2O3的相变和烧结情况,比较了各样品烧结后比表面积的差异.结果表明,碱土金属的引入（尤其是Sr、Ca）有效地抑制了氧化铝比表面积的损失和α相变.并对Al2O3的烧结动力学进行了研究探讨,研究表明,铝酸盐的生成并不是稳定氧化铝的根本原因,碱土金属的高温稳定作用主要是分散态的碱土金属氧化物抑制氧化铝焙烧过程中最初1 h内的烧结和α相变引起的比表面积损失.     

溶胶凝胶法制备中孔分布集中的氧化铝催化材料

报道一种新的中孔氧化铝催化材料的制备方法.通过该方法可以以无机盐和SB粉为原料经过沉淀、解胶的过程首先制得稳定的铝溶胶,然后经过干燥、焙烧得到中孔氧化铝催化材料.用BET,TEM,DTA和XRD等方法对该中孔氧化铝催化材料的基本物理化学性质进行了表征.实验结果表明在不使用模板剂的前提下,通过本文报道的方法能够制得比表面积较大、中孔分布集中的氧化铝材料,并且其孔径分布主要集中在4nm左右.实验结果表明以SB粉为原料制备得到的氧化铝材料具有较好的热稳定性.     

镧、锆改性的氧化铝载体对钯催化氧化甲烷活性的影响

研究了镧、锆改性的氧化铝载体对钯催化氧化甲烷活性的影响,结果表明,nLa∶nZr=2∶1时,所得的改性氧化铝载体在1 050℃焙烧后具有较大的比表面积和孔容;nLa∶nZr=1∶2时,所得的改性氧化铝载体经过1 050℃焙烧后具有较大的储氧量;Pd/Al2O3高温下的烧结情况较为严重,而加入La与Zr后烧结现象得到明显改善;改性后的Pd/La0.13Zr0.065-Al对甲烷氧化的活性最高,Pd/La0.065Zr0.13-Al次之,未改性的Pd/Al2O3活性最低.     

堇青石蜂窝陶瓷载体涂层热稳定性及改性机制研究

利用XPS,PLS,XRD,BET,TEM等现代分析手段,研究了本实验中制备的经镧和钡修饰的改性氧化铝涂层的热稳定性和改性机理,认为介稳态的γ相向介稳态的δ相和θ相转变和氧化铝颗粒的长大是改性涂层高温烧结的原因,镧和钡的加入可有效地抑制介稳态的氧化铝向热力学上稳定的α-Al2O3的转变,一定程度上提高了氧化铝的高温热稳定性.通过考察La3 与Ba2 在改性氧化铝涂层中的分布规律,提出掺杂离子进入氧化铝晶格缺陷的改性机理,并探讨了不同类型的缺陷的大小和浓度随温度的变化规律.     

非均相催化一步合成碳酸二苯酯的研究Ⅲ. 镧的添加量对催化剂性能的影响

采用溶胶-凝胶法, 在800 ℃下焙烧制备了不同镧添加量的载体, 再用浸渍法制得用于非均相合成碳酸二苯酯的催化剂. 通过XRD、 SEM和TEM 对载体及催化剂的表征, 探讨了镧添加量对载体晶相、孔径、粒径和比表面积的影响, 并考察了镧添加量对催化剂活性的影响. 结果表明, 当镧添加量为9.32%时, 催化剂及载体的各种性能都较好.     

Pd/Ce0.8Zr0.15La0.05Oδ整体催化剂甲苯催化燃烧性能的研究

采用一次浸渍法分别制备了 Pd/Ce0.8Zr0.15La0.05Oδ及Pd/Ce0.8Zr0.2O2整体式蜂窝陶瓷催化剂,考察了不同温度焙烧的两类整体催化剂甲苯催化燃烧性能.通过X射线粉末衍射(XRD)、比表面积、拉曼光谱(Raman)、程序升温还原(H2-TPR)、PdO分散度等表征结果与催化活性进行关联.结果表明,随着焙烧温度升高,催化剂比表面积下降,Raman图谱CeO2及PdO峰强度增加,H2-TPR中Ce4+还原峰向高温方向移动,同时PdO分散度下降,相应甲苯催化氧化活性下降.与CeO0.8Zr0.2O2涂层催化剂相比,La3+掺杂催化剂在高温焙烧时,其比表面积下降较小,Raman光谱表明其氧缺位比铈锆涂层催化剂多,H2TPR谱图中Ce4+还原峰低约60～80℃,PdO分散度亦比末掺杂催化剂高.1000℃焙烧下的甲苯氧化反应活性远高于未掺杂催化剂,说明镧的掺杂提高了铈锆涂层催化剂的高温反应活性及热稳定性.