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.     

低温陈化法制备SO_4~(2-)/WO_3-TiO_2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SO42-/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     

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     

大孔SO42-/ZrO2-SiO2复合固体酸制备及催化性能

利用浸渍水解法在大孔SiO2载体上组装固体酸制备出大孔径SO42-/ZrO2-SiO2复合固体酸催化剂。用扫描电镜、红外光谱仪和粉末X射线衍射仪等对其进行表征,结果表明:大孔SiO2载体的毛细管效应促使ZrO2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO2薄层表面,并抑制了ZrO2晶体的生长和晶相的转变,载体的大孔全连通的结构赋予该复合材料高的通透性(孔径在1~2μm)、两面活性点和大的比表面积(约156 m2.g-1)。Hammett指示剂法测得经550℃焙烧后产物的酸强度H0值小于-13.75,属于固体超强酸。以乙酸正丁酯的合成为探针反应考察硫酸浸渍液浓度、焙烧温度等制备条件对其催化活性的影响,结果表明,该SO42-/ZrO2-SiO2固体酸具有较好的催化活性,当焙烧温度为550℃和硫酸浸渍液浓度为1.5 mol.L-1时,超强酸对酯化反应的催化酯化率达到97%。     

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.     

SO4^2/MxOy型固体超强酸在有机合成中的应用

SO4^2/MxOy（M=Ti，Zr，Fe）是一新型的固体超强酸催化剂。综述了近年来 SO4^2/MxOy型经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.     

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.     

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。     

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.     

粉煤灰漂珠负载Bi2WO6复合材料的制备及光催化性能研究

以工业固体废弃物粉煤灰漂珠(fly ash cenospheres, FACs)为载体, 采用水热法制备了新颖的漂珠负载Bi₂WO₆复合材料(Bi₂WO₆/FACs), 通过X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), X-射线光电子能谱(XPS), 和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其进行了表征。XRD数据显示了正交相Bi₂WO₆的特征衍射峰。DRS结果证实了引入FACs后Bi₂WO₆对可见光的吸收增强。在可见光的照射下, 以亚甲基蓝溶液的光催化降解评价了Bi₂WO₆/FACs复合材料的光催化性能。结果表明：Bi₂WO₆/FACs的光催化性能优于纯Bi₂WO₆的, 其一级反应速率常数(k)为后者的2.4倍。尤其是由于漂珠质轻中空的特性, Bi₂WO₆/FACS复合光催化剂可长时间漂浮于水面, 既能充分吸收光能, 又有利于催化剂的回收和重复利用。     

粉煤灰漂珠负载Bi2WO6复合材料的制备及光催化性能研究

以工业固体废弃物粉煤灰漂珠(fly ash cenospheres,FACs)为载体,采用水热法制备了新颖的漂珠负载Bi2WO6复合材料(Bi2WO6/FACs),通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X-射线光电子能谱(XPS),和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其进行了表征。XRD数据显示了正交相Bi2WO6的特征衍射峰。DRS结果证实了引入FACs后Bi2WO6对可见光的吸收增强。在可见光的照射下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解评价了Bi2WO6/FACs复合材料的光催化性能。结果表明:Bi2WO6/FACs的光催化性能优于纯Bi2WO6的,其一级反应速率常数(k)为后者的2.4倍。尤其是由于漂珠质轻中空的特性,Bi2WO6/FACS复合光催化剂可长时间漂浮于水面,既能充分吸收光能,又有利于催化剂的回收和重复利用。     

Kinetic study on photochromism of WO3 aqueous sol and its enhancement accompanying spectral changes by the addition of TiO2 aqueous sol

Photochromism of a WO₃ aqueous sol has been investigated in a nitrogen atmosphere under controlled temperature. Effects of ageing of the WO₃ sols, concentrations of WO₃ sols or Cl⁻ ion and temperature on the coloring rate were examined. The coloring rate was the first-order with respect of the WO₃ concentration. The coloring process was accelerated by an addition of TiO₂ aqueous sols. Spectral changes were measured using the mixing sol with various molar ratios (γ) of WO₃ and TiO₂. The absorption spectra changed from those having the single peak at 775 nm to those with two peaks at 640 and 980 nm. Such spectral transformation was ascribed to the structural change of the WO₃ nanoclusters, depending on the γ value and the concentration of Cl⁻ ion.     

NaOH改性WO3/SiO2催化剂催化2-丁烯和乙烯复分解制丙烯SurasaMaksasithorn,DamienP.Debecker,PiyasanPraserthdam,JoongjaiPanpranot,KongkiatSuriye,SirachayaKunjaraNaAyudhya简

A WO₃/SiO₂ catalyst is used in industry to produce propylene from 2-butene and ethylene metathesis. Catalysts with various WO₃ loading (4% to 10%) were prepared by impregnation and tested for the metathesis of ethene and trans-2-butene. Ion exchange of NaOH onto the WO₃/SiO₂ catalyst was used to mitigate the acidity of the catalysts in a controlled way. At low WO₃ loading, the treatment with large amounts of NaOH resulted in a significant decrease in metathesis activity concomitant with significant W leaching and marked structural changes (XRD, Raman). At higher WO₃ loading (6% to 10%), the treatment with NaOH mainly resulted in a decrease in acidity. FT-IR experiments after adsorption of pyridine showed that the Lewis acidic sites were poisoned by sodium. Nevertheless, the metathesis activity remained constant after the NaOH treatment. This suggested that the remaining acidity on the catalyst was enough to ensure the efficient formation of the carbene active sites. Interestingly, Na poisoning resulted in some modification of the selectivity. The mitigation of acidity was shown to favor propene selectivity over the formation of isomerization products (cis-2-butene, 1-butene, etc.). Moreover, treatment with NaOH led to a shorter induction period and reduced coke formation on the WO₃/SiO₂ catalyst.     

WO_3对MnO_x-CeO_2/ZrO_2-TiO_2整体式催化剂NH_3选择性催化还原NO_x性能的影响

以ZrO2-TiO2为载体,MnOx-CeO2为活性组分,WO3为助剂制备了MnOx-CeO2/WO3/ZrO2-TiO2整体式催化剂,考察了添加不同质量分数的WO3对低温氨选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物反应性能的影响.通过低温N2吸附-脱附,X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对催化剂进行表征.实验结果表明,与未添加WO3的催化剂相比,含有10.0%(w)WO3的催化剂具有较好的织构性能,且具有较多的中强酸位,较好的氧化性能,表现出良好的NH3-SCR活性和较宽的活性温度窗口(空速为10000h-1时,在144-374℃之间,NOx转化率为90%以上),该催化剂在低温净化氮氧化物中具有潜在的应用前景.