低温陈化法制备SO42-/WO3-TiO2固体超强酸及性能研究

固体超强酸的研制是近20年来催化领域中的热点研究课题之一。起初，人们所研制的SO4^2-/MxOy型固体超强酸中，MxOy多为ZrO2。近年来，研究者们为得到高酸强度和高催化活性的固体超强酸催化剂，以ZrO2为主体，引入第二组分、第三组分组成复合型催化剂，这方面的研究者颇多，也取得了一     

低温陈化法制备SO2-4/WO3-TiO2固体超强酸及性能研究

0引言 固体超强酸的研制是近20年来催化领域中的热点研究课题之一.起初,人们所研制的SO2-4/MxOy型固体超强酸中,MxOy多为ZrO2.近年来,研究者们为得到高酸强度和高催化活性的固体超强酸催化剂,以ZrO2为主体,引入第二组分、第三组分组成复合型催化剂,这方面的研究者颇多[1-4],也取得了一定的成果.     

低温陈化粉煤灰负载SO42-/ZrO2固体超强酸的制备与表征

固体超强酸的研制是近二十年来催化领域中的热点研究课题之一。尤其是近几年，研究者们为得到高酸强度和高催化活性的固体超强酸催化剂，常以ZrO2为主体，引入第二组分、第三组分组成复合型催化剂，这方面的研究者颇多，但所获得的催化剂的催化活性尚不能令人满意，催化剂的储存稳定性和重复使用性能方面也还存在一些问题，以致于使其推广应用受到了限制。为了解决这些问题，     

水热合成超细晶粒A-/MxOy固体超强酸

 A-/MxOy是一种新的固体超强酸催化材料,由单价酸根负载于金属氧化物上组成,它不同于传统的固体超强酸SO2-4/ZrO2. 在水热合成的条件下金属盐和碱沉淀剂发生均匀的水解沉淀反应,生成A-/MxOy固体超强酸,这种合成方法被称作“均匀沉淀法”. 采用“均匀沉淀法”可以一步直接合成具有小于10 nm超细晶粒的A-/MxOy固体超强酸催化材料. 对“均匀沉淀法”合成A-/MxOy固体超强酸的影响因素和规律性进行了详细的考察.     

纳米固体超强酸SO42-/ZrO2催化莰烯合成异龙脑

自1979年报道了无卤素SO42-促进型氧化物固体酸以来[1],固体酸催化剂作为一类新型绿色催化剂备受人们关注。近来又发现将固体超强酸制成纳米微粒具有更强的催化活性[2-3]。本文以纳米固体超强酸SO42-/ZrO2为催化剂,以莰烯和草酸为原料,通过酯化-皂化法合成了异龙脑。1实验部分1     

催化精馏专用填料型固体酸SO42-/ZrO2-Al2O3-Al的研究

为了研制催化精馏专用催化剂,采用铝阳极氧化法制备了Al2O3-Al一体型载体,并将活性固体超强酸SO42-/ZrO2引入到Al2O3-Al上,得到一种新型催化精馏专用填料式固体酸SO42-/ZrO2-Al2O3-Al催化剂.利用XRD、 SEM、 BET、 XPS、 NH3-TPD等手段对其进行了表征.结果表明,所制得的阳极氧化铝膜厚为56 μm, SO42-/ZrO2-Al2O3-Al固体酸具有比表面积大、酸强度适中的特点.XRD结果表明, ZrO2在Al2O3-Al上处于高度分散状态.将该固体酸用于乙酸/乙醇酯化反应中,显示出较高的催化活性,且稳定性较好.     

SO_4~(2-)/M_xO_y型固体超强酸在有机合成中的应用

SO2 -4 /MxOy(M =Ti,Zr,Fe)是一新型的固体超强酸催化剂 .综述了近年来SO2 -4 /MxOy 型催化剂在有机合成中的应用 ,并对其今后的发展趋势作了预测 .     

SO2-4/TiO2-SiO2固体超强酸的结构及其光催化性能

自从Arata等[1]首次报道无卤素型SO2-4/MxOy固体超强酸体系以来, 对该类催化剂的研究引起了人们的广泛重视. 大量研究工作表明, 固体超强酸催化剂对丁烷异构化、苯衍生物烷基化、链烷烃裂解和乙烯二聚等诸多酸催化的反应表现出极高的反应活性[2]. 最近, 我们把SO2-4/TiO2型固体超强酸应用于有机物的光催化氧化反应, 研究发现TiO2光催化剂经H2SO4浸渍处理形成固体超强酸后, 催化剂的光催化活性大大提高, 并具有很好的反应活性、稳定性和抗湿性能[3];     

固体酸ZrO2-Ce2O3/SO2-4催化合成丙二酸二丁酯

以含铈固体超强酸ZrO2-Ce2O3/SO4 2-为催化剂,丙二酸和正丁醇为原料合成了丙二酸二丁酯.最佳反应条件为:催化剂活化温度500℃,丙二酸100mmol,n(酸):n(醇)=1.0:2.5,催化剂用量1g,反应时间2h,酯化率达95.8%.结果表明,加入铈有助于提高固体超强酸的使用寿命.     

S2O2-8-/ZrO2-Al2O3固体超强酸催化剂的研制与应用

固体超强酸因其特殊的晶相结构和表面特性及高比表面积使其具有许多重要的催化特性[1],某些经特殊处理得到的金属氧化物(如ZrO2、TiO2、Fe 2O3等)负载SO24-后可以成为固体超强酸[2]..有关SO24-/ZrO2系列固体超强酸的研究和应用报道较多[3,4a,5].夏勇德等[4b,6]报道用(NH4)2S2O8浸渍无定形Zr(OH)4可制备超强酸性和催化活性比SO24-/ZrO2更强的新型固体超强酸S2O28-/ZrO2.本文在文献方法的基础上,制出新型固体超强酸S2O28-/ZrO2-Al2O3,以乙酸和正丁醇的酯化反应作探针,优选出高活性催化剂并成功地用于催化合成4种缩酮(醛)类化合物.它们经纯化处理后均可作为食用香料.     

陈化温度及掺杂对分子筛负载SO42-/ZrO2-Co2O3固体超强酸性能影响的研究

采用共沉淀和低温陈化的方法,制备了分子筛负载SO42-/ZrO2-Co2O3固体超强酸(XSZC).用IR、XRD、XPS对XSZC样品的结构进行了表征,用流动指示剂法测定了XSZC样品的酸强度,并将其用于催化乙酸与甘油的酯化反应,考察了其催化活性.结果表明,低温陈化的XSZC样品的IR图谱在900~1 200 cm-1内出现了更强的SO42-的伸缩振动吸收峰;XRD谱图显示,低温陈化和掺杂对样品生成ZrO2四方相有利.XPS图谱中Zr3d的结合能发生化学位移是XSZC样品酸性增加的微观原因.     

陈化温度和Fe/Zr配比对SO42-/Fe2O3-ZrO2固体超强酸结构与性能的影响

用低温陈化法制备了SO42-/Fe2O3-ZrO2(简称SFZ)固体超强酸催化剂,用红外光谱(IR)和X光衍射(XRD)对其结构进行了表征,并考察了它对合成癸二酸二正丁酯的催化性能.IR谱显示,低温陈化的SFZ样品在1070 cm-1处吸收峰远强于常温陈化样品.XRD分析则显示,在焙烧温度为650℃、 Fe/Zr为2 ∶ 1时,低温陈化的样品出现了亚稳态的ZrO2四方晶相.该样品在催化酯化反应中使产率达90%以上,高于常温陈化样品的30%.研究结果表明: 在其他条件不变时,低温陈化所出现的亚稳态的ZrO2四方晶相是表面酸性和催化活性增加的微观原因.     

低温陈化法制备SO42-/ZrO2-Sm2O3固体超强酸及表征

本研究以氨水、氧氯化锆和三氯化钐为原料，用共沉淀法制得锆和钐的氢氧化物，经低温陈化、过滤、烘干和高温焙烧，制备出SO₄^2-/ZrO₂-Sm₂O₃固体超强酸(以下简称SZS)。用流动指示剂法测定其酸度，用IR、XRD对其进行了表征，并将其用于催化氯乙酸和乙醇的酯化反应。结果表明，低温陈化样品的突出优点是酸强度大(H₀< -14.5);与SO₄^2-结合得牢;在较宽的温度范围内，具有催化活性的亚稳态的ZrO₂四方晶相没有发生相转变，这是其催化活性较高的微观原因。     

制备条件及添加稀土对SO42- /ZrO2 -Al2O3固体超强酸酸性影响的研究

用共沉淀法制备了SO42-/ZrO2-Al2O3固体超强酸,并采用低温陈化和添加稀土La对其制备方法进行改进.通过样品催化正丁烷异构化反应考察了该固体超强酸中nZr和nAl的最佳配比为1∶ 2.该法制备的样品的IR显示,在1393 cm-1处的吸收峰强度较常温陈化样品大大增加.XRD分析表明,低温陈化和加入稀土添加剂的样品在650℃焙烧温度下,出现了亚稳态的ZrO2 四方晶相的晶体是表面酸性和催化活性增加的微观原因.样品催化合成八乙酸蔗糖酯反应结果同样证明,在相同的时间内,低温陈化和添加稀土添加剂的样品具有较好的催化活性.     

WO3/TiO2纳米材料的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备WO3/TiO2复合纳米光催化剂,掺入WO3、TiO2锐钛矿101峰的相对强度、平均晶粒直径与颗粒直径均减小,比表面积增大;WO3掺入摩尔比分别为2%、5%、8%时,新的LRS峰位分别出现在797、967及969cm-1;在380-460nm范围内,WO3/TiO2的反射率减小,XPS分析表明,WO3/TiO2晶体中存在W6+、W5+、W4+、和Ti4+、Ti3+。以亚甲基兰的光催化降解为反应模型,掺入WO3后,光催化活性增强,掺入摩尔比为2%时,WO3/TiO2的光催化活性最高。还讨论了光催化活性与性质的关系。     

Saucer-and Rod-like WO_3 3-D Microstructures:Synthesis,Characterization,and Optical Properties

Three-dimensional(3-D)saucer-and rod-like WO3 microstructures have been synthesized by a simple hydrothermal route using tartaric acid as the assistant agent.X-ray powder diffraction(XRD)patterns indicate that the as-prepared samples are the pure hexagonal phase WO3.The morphologies are characterized by scanning electron microscope(SEM)and are found to be highly sensitized to the reaction temperature.A probable formation mechanism of the WO3 microstructures from saucer-like at low temperatures to rod-like at high temperatures is proposed.The optical properties of the novel WO3 microstructures are studied by UV-vis diffuse reflectance spectroscopy(DRS).The mechanism of strong absorption at visible region and red shift of calcined sample is also discussed.     

Surface characterization of WO(3)/ZrO(2) catalysts

A series of WO(3)/ZrO(2) catalysts with tungsten (W) loadings ranging from 0.5 to 11.4 wt% was prepared by incipient wetness impregnation on a preformed ZrO(2) support. The oxidic catalysts were characterized using XRD, Raman spectroscopy, XPS, ISS, and IR spectroscopy. XRD and Raman results showed that the ZrO(2) support was predominantly present in the monoclinic form. XPS and Raman measurements indicated the formation of increasing amounts of W interaction species for catalysts with W loadings up to 8.8 wt% WO(3). In addition to the W interaction species, bulk WO(3) was also observed for catalysts with W loadings > or = 3.0 wt% WO(3). Comparison of the XPS results with coverage measurements by ISS and CO adsorption suggests that the W surface phase is in the form of two-dimensional polymeric patches for catalysts with W loadings 3.0 < or = wt% WO(3) < or = 4.5. For catalysts with W loadings >4.5 wt% WO(3), the results indicated an additional build-up of a bilayer (or multilayer) polymeric W species. Analysis of the hydroxyl region of ZrO(2) by IR spectroscopy showed that initial additions of W occur on the high frequency hydroxyl group. A schematic for the structure of the catalysts has been proposed based on the above observations.     

纳米WO3粉体的制备与光催化活性研究

报道了以钨酸钠和盐酸为主要原料，通过气液反应制备纳米WO3粉体光催化剂的新方法．在XPS，XRD，TEM等手段对催化剂进行了表征的基础上，又讨论了焙烧温度和乙醇加入量对催化剂粒度大小以及光催化活性的影响．同时对纳米WO3粉体催化剂的光催化重整乙醇制氢反应活性进行了研究，观察了产氢效率和光电化学行为．研究结果表明，气液反应法是一种简单有效的制备纳米WO3粉体催化剂的方法，并显示出较好的光催化活性；该方法所得的三氧化钨粉末粒子平均直径在100nm以下；钨酸钠溶液中乙醇加入量对三氧化钨粉末粒子的尺寸和分散性都有影响，随着乙醇量的增加，粒子尺寸减小，且分散性较好．焙烧温度引起的WO3粒子晶体结构的变化会导致光氧化还原电位变化，是引起光催化活性差异的主要原因．