Effect of alcohol solvents treated ZrO（OH）2 hydrogel on properties of ZrO2 and its catalytic performance in isosynthesis

A series of ZrO2 catalysts were prepared by treating ZrO(OH)2 hydrogel with different alcohol solvents (C2-C4 alcohols) and calcining under N2 flow at 773 K for 3 h. The obtained ZrO2 catalysts were systematically characterized by the methods of N2 adsorption-desorption, powder X-ray diffraction, NH3 temperature-programmed desorption, and CO2 temperature-programmed desorption. The catalytic performance of each catalyst was evaluated in the selective synthesis of iso-C4 (isobutene and isobutane) and light olefins (C2= ～C4= ) from CO hydrogenation. The specific surface area increased for the ZrO2 catalysts obtained by treating ZrO(OH)2 hydrogel with different alcohol solvents. The amounts of both acidic and basic sites on the catalyst surface increased obviously. The catalytic activity (CO conversion) of ZrO2 catalysts also increased after the treatment with different alcohol solvents. The highest activity was obtained over the catalyst which was pretreated with isopropanol. However, alcohol solvent treatment retarded the transformation of ZrO2 crystal structure from tetragonal phase to monoclinic phase, and subsequently resulted in the decrease of monoclinic phase in ZrO2, which led to the decrease of olefin selectivity in corresponding hydrocarbon products (C2=～C4= /CH).     

微乳液法制备Pt-S2O82-/ZrO2-Al2O3型固体超强酸催化剂及其异构化性能

采用微乳液法负载Pt制备了Pt-S2O82-/ZrO2-Al2O3(Pt-SZA-M)固体超强酸催化剂, 以正戊烷异构化反应为探针, 对比了微乳液法和浸渍法负载Pt制备的催化剂(Pt-SZA)的异构化性能, 并采用XRD, FTIR, BET, TG-DTA, TPR和TEM对催化剂进行了表征. 结果表明, 与Pt-SZA催化剂相比, Pt-SZA-M催化剂中Pt粒子的粒径更小(4.5 nm)且尺寸更均一; Pt-SZA-M催化剂的比表面积(109.6 m2/g)比Pt-SZA催化剂(95.0 m2/g)增加了15.4%. Pt-SZA-M催化剂的初始还原温度比Pt-SZA催化剂降低了10~20℃, 表明微乳液法负载Pt可以提高催化剂的氧化活性, 提高氢分子在催化剂上的吸附解离能力. 异构化活性实验结果表明, 与Pt-SZA催化剂相比, Pt-SZA-M催化剂的低温活性得到明显改善, 在反应压力为2.0 MPa、 氢烃摩尔比为4: 1、 质量空速为1.0 h-1的条件下, Pt-SZA-M催化剂在反应温度为230℃时活性达到60.8%, 在100 h内异戊烷的收率可稳定在58.0%左右, 选择性在95.0%以上.     

CoOx-CeOx/ZrO2催化氧化NO性能及抗SO2毒化研究

采用浸渍法制备了一系列CoO_x-CeO_x/ZrO₂催化剂,探讨了催化剂载体、Co含量、Co/Ce配比等对Co基催化剂催化氧化NO活性的影响及其机理。ZrO₂负载的Co氧化物具有优良的低温NO催化氧化活性,铈的添加进一步提高了催化剂的低温活性。其促进机制主要是提高了催化剂吸附氧的能力及改善了Co在催化剂表面的分散。同时,掺杂铈使得催化剂抗SO₂能力有一定增强,呈现出选择性毒化机制。     

Ru-Zn/ZrO2催化剂在苯部分加氢反应中的孔径效应

采用沉淀法和溶剂热法合成了三种具有相同晶型但不同孔径的四方ZrO₂（t-ZrO₂）,以此为载体,采用沉积沉淀-硫酸锌溶液中还原的方法制备了Ru-Zn/ZrO₂催化剂,考察了Ru-Zn/ZrO₂催化剂的孔径对苯部分加氢性能的影响.采用粉末X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）、CO化学吸附、X射线光电子能谱（XPS）、X射线吸收近边结构（XANES）、X射线激发俄歇电子能谱（XAES）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和透射电子显微镜（TEM）等手段对载体和催化剂进行了系统的表征.研究表明,在苯部分加氢反应中,Ru-Zn/ZrO₂催化剂的孔径对环己烯的选择性有显著影响.随催化剂孔径的增大,苯的转换频率（TOF）基本不变,环己烯初始选择性（S₀）则逐渐升高,孔径为11.7 nm的ZrO₂（ZrO₂（11.7））负载的Ru-Zn/ZrO₂（11.7）催化剂的S₀及得率最高,分别可达88%和54%.结合催化剂的表征和加氢结果,讨论了孔径影响苯部分加氢活性和选择性的原因.     

980nm激发下Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂ZrO_2-ZnO粉末的上转换发光特性

通过固相反应法制备了Ho3+/Yb3+共掺杂ZrO2-ZnO粉末样品,重点报道了Ho3+/Yb3+共掺杂ZrO2-ZnO粉末样品在980nm激发下的上转换发光现象。在常温下测试得到的发射光谱显示3个发射峰,中心波长依次为540,671和762nm,分别对应Ho3+的5S2/5F4→5I8,5F5→5I8,5S2/5F4→5I7或5I4→5I8跃迁过程。稀土离子的掺杂浓度明显影响样品的上转换发光特性,当Ho3+浓度确定的情况下,随着Yb3+含量增大,红光强度和绿光强度先减小后增大,近红外光却先增大后减小,而绿光强度与红光强度的比值一直减小。当Yb2O3含量为4.7mol%时,随着Ho3+含量增大,各波段荧光强度均减小,而绿光强度与红光强度的比值基本不变。双对数曲线显示3个波长的上转换发光的发射过程均为双光子过程,对样品的上转换发光机制做了详细的说明。XRD显示样品的均匀性良好。     

Eu~(3+)/Yb~(3+)共掺杂ZrO_2粉末的制备和发光性质研究

利用共沉淀方法制备了Eu3+/Yb3+单掺和共掺的ZrO2粉体材料,研究了煅烧温度和掺杂浓度对结构和发光性质的影响。XRD结果表明:所制备单掺样品含有单斜相和四方相2种不同结构,随着热处理温度的升高,四方相向单斜相转变,经1 150℃处理后,四方相消失,呈现单一的单斜相;Yb3+离子的掺入有稳定ZrO2四方相的作用,随着掺杂浓度的增加,单斜相转变为四方相。由于晶相的不同,Eu3+处在四方相和单斜相2种发光中心,二者发光性质不同。Eu3+/Yb3+共掺后,在270 nm激发Eu3+时,观测到了Yb3+在近红外波段(980 nm)的发光,同时证实Eu3+的激发光谱和Yb3+的激发光谱相一致,表明存在Eu3+到Yb3+的能量传递,交叉弛豫和共合作能量传递过程是其可能的能量传递机理。     

表面敏化TiO2基复合薄膜的能带结构与光致电荷转移的研究

采用离子束溅射方法制备出TiO₂/ITO, Zr^4＋掺杂的TiO₂(TiO₂-Zr)/ITO和ZrO₂/TiO₂/ITO复合薄膜. 利用表面敏化方法制备出(1,10-邻菲咯啉)₂(3,4,5-三氟苯基)咪唑并[5,6-f]邻菲咯啉钌混配配合物[Rup₂O](p＝1,10-邻菲咯啉, O＝(3,4,5-三氟苯基)咪唑并[5,6-f]邻菲咯啉)/TiO₂/ITO, Rup₂O/TiO₂-Zr/ITO和Rup₂O/ZrO₂/TiO₂/ITO表面敏化TiO₂基复合薄膜. 表面光电压谱(SPS)表明, 表面敏化TiO₂基复合薄膜在400～600和350 nm产生的SPS响应峰的峰高比与TiO₂基复合薄膜的结构密切相关. 利用电场诱导表面光电压谱(EFISPS)确定了复合薄膜的能带结构, 其结果分析表明, 400～600 nm的SPS响应峰主要源于Rup₂O分子的中心离子Ru 4d能级到配体邻菲咯啉p₁^*和配体咪唑并邻菲咯啉p₂^*跃迁|TiO₂禁带内Zr^4＋掺杂能级的存在减小了光生载流子的复合, 增加导带光生电子的数量|ZrO₂/TiO₂异质结构的存在有利于光生电子向ITO表面的转移, 从而导致400～600 nm和350 nm SPS响应峰的峰高比的增加, 意味着光致电荷转移效率的提高.     

退火温度对纳米晶ZrO2发光和ZrO2:Pr3+能量传递的影响

利用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2和ZrO2:Pr3+,通过XRD对材料的晶体结构、颗粒尺寸进行了表征,研究了退火温度对纳米晶ZrO2发光性质的影响,探讨了ZrO2的发光机制,研究了退火温度对ZrO2∶ Pr3+能量传递的影响,给出了基质ZrO2与Pr3+离子间的能量传递模型.结果表明:随着退火温度的提高,纳米晶ZrO2由四方相转变为单斜相,颗粒尺寸增大;ZrO2的发射谱是一个中心位于470 nm的宽带,发光强度随退火温度升高而增强;基质ZrO2向激活离子Pr3+的能量传递方式为无辐射过程,高温退火有利于基质向Pr3+离子的能量传递,这种现象与退火温度对纳米晶ZrO2发光性质的影响有关.     

ZrO2—SiO2负载Cu—Ni催化剂的CO2加氢反应性能

采用表面反应改性法,制备了ZrO2-SiO2（ZrSiO)表面复合物载体,用等体积浸渍法制备了ZrSiO担载的Cu-Ni双金属催化剂,借助BET、TPR、IR和微反等技术,研究了ZrSiO及其负载的Ni、Cu双金属催化剂的表面构造,化学吸附及催化CO2加氢的反应性能,结果表明,ZrSiO表面主要是价联型结构,ZrO2引入SiO2表面,可以有效地促进CuO和NiO的还原,在ZrSiO负载的Cu-Ni催化剂表面的Cu或Ni位,CO2发生化学 吸附形成线、剪式、卧式吸附态,在该催化剂上CO2的加氢反应产物主要是CH3OH3、CH4、CO和H2O生成CH3OH的选择性与催化剂组成及反应条件密切相关,在适当的条件,CH3OH的选择性大于90％。