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.     

以β-环糊精为介质的高分散钯催化剂的制备及其催化性能

 以β-环糊精(β-CD)为配体制备了Pd-β-CD胶体溶液,通过紫外-可见光谱和高倍透射电镜(HRTEM)等方法对其进行了表征,考察了胶体形貌并推测其络合方式. 将此胶体负载于氧化铝载体上制备了新型高分散钯催化剂Pd-β-CD/γ-Al2O3,采用红外光谱和HRTEM等表征方法考察了其活性中心的负载情况. 考察了催化剂对2-乙基蒽醌加氢反应的催化性能,并与浸渍焙烧法制备的PdO/γ-Al2O3催化剂进行了对比. 结果表明,以β-CD为介质制得的Pd-β-CD/γ-Al2O3催化剂的活性中心钯高分散在载体上,催化剂的活性更高,其氢化效率比PdO/γ-Al2O3高15.4%.     

堇青石蜂窝陶瓷载体涂层与热稳定性研究--(Ⅰ)涂层的制备研究

比较了几种商用堇青石蜂窝陶瓷载体的性能, 研究了汽车尾气净化催化剂用载体二载涂层的制备工艺. 利用XRD, BET 等分析手段研究了添加La2O3对γ-Al2O3 性能的影响. 研究结果表明, 在γ-Al2O3 中添加La2O3有效地抑制了烧结的发生, 提高了γ-Al2O3 的相变温度, 改善了氧化铝的高温热稳定性; 添加量的最佳值范围为3%～4% La3+/Al3+.涂层所选用的成膜剂、破膜剂、添加剂和制浆工艺是可行的.     

碳/氧化物复合物中碳层对氧化物相变的影响

碳/氧化铝(氧化钛)复合物具有独特的物理化学性质,在吸附和催化过程中有广泛应用.复合物中碳层对氧化物的相变有重要影响.在高温下通氧气焙烧碳/γ-Al2O3复合物可使γ-Al2O3迅速转变为α-Al2O3;而在惰性气氛中,碳层可显著抑制氧化铝的相变与烧结.碳/氧化钛体系中,碳层可明显提高氧化钛在惰性气氛中的热稳定性,在800℃以下碳层能有效阻止锐钛矿相向金红石相的转变;在含氧气氛中控制焙烧条件可将碳层完全除去而基本不影响氧化钛的物相组成及织构.因此,碳层可作为一种特殊的表面修饰剂,既可在高温下抑制氧化物的相变,又可避免在氧化物中引入掺杂元素.     

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.     

水热产物γ-AlOOH在高温煅烧过程中的α相变及形貌演变

采用透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)对化学沉淀法制备的氢氧化铝凝胶及水热处理后的产物进行了在高温煅烧过程中的α相变及形貌演变的对比研究.结果表明,氢氧化铝新鲜胶体经水热处理后提高了高温煅烧时α相变的开始温度,但完成α相变的速度没有明显变化.在1150℃下煅烧1h,由水热合成的长条六角板状晶粒转变的氧化铝过渡相开始转化形成α相,形貌基本不变;在1200℃下煅烧1h,基本上完成α-Al2O3的转化,粉体为多孔的多边形片状颗粒,粒度0.6μm左右,内孔1嘶m左右;在1250℃下煅烧1h,粉体完全转化为α--Al2O3,形貌变化不大,但有轻微的烧结.     

CF4在Al2O3基金属氧化物上的分解反应

考察了在无水条件下γ-Al2O3基金属氧化物M-Al2O3(M=Mg、La、Ba、Ce、Ni、P)与CF4反应转化为金属氟化物的反应.结果表明,在所筛选的金属氧化物中,γ-Al2O3的初活性较高,但由于CF4分解时产生的强放热效应使未反应的γ-Al2O3发生了α相变,致使CF4转化率急剧下降,反应温度越高,γ-Al2O3的α相变越快,活性下降就越快.CF4在MgO-Al2O3上分解时,Mg物种比Al优先氟化生成了MgF2,Mg物种的氟化反应及其产牛的强放热效应使MgAl2O4结构发生了解体.在Al2O3表面负载助剂P、Ni,提高了其热稳定性,抑制了CF4高温分解时未反应的Al2O3发生α相变,使更多的γ-Al2O3参与了CF4分解反应.     

电化学合成TiO2/Al2O3复合粉体

以四氯化钛和六水三氯化铝为原料,采用电化学方法制备了TiO2/Al2O3复合粉体.以XRD对粉体进行表征发现,以电解TiCl4和AlCl3的混合溶液得到的粉体中,氧化铝主要分布在颗粒的表面.分别电解TiCl4与AlCl3的水溶液,待成胶后再混合而得到的粉体中,两种成分布比较均匀.对复合粉体进行高温处理,在500℃可以得到R-TiO2/γ-Al2O3的复合粉体,而在950℃可以得到R-mO2/α-舢2哂的复合粉体,在1200℃可以得到ALiO5复合陶瓷粉.     

CF4在Al2O3基金属氧化物上的分解反应

考察了在无水条件下γ-Al2O3基金属氧化物M-Al2O3(M=Mg、La、Ba、Ce、Ni、P)与CF4反应转化为金属氟化物的反应. 结果表明, 在所筛选的金属氧化物中, γ-Al2O3的初活性较高, 但由于CF4分解时产生的强放热效应使未反应的γ-Al2O3发生了α相变, 致使CF4转化率急剧下降, 反应温度越高, γ-Al2O3的α相变越快, 活性下降就越快. CF4在MgO-Al2O3上分解时, Mg物种比Al优先氟化生成了MgF2, Mg物种的氟化反应及其产生的强放热效应使MgAl2O4结构发生了解体. 在Al2O3表面负载助剂P、Ni,提高了其热稳定性, 抑制了CF4高温分解时未反应的Al2O3发生α相变, 使更多的γ-Al2O3参与了CF4分解反应.     

Ce对Al2O3负载钙钛矿催化剂结构及性能的影响

制备了LaMn0.7Cu0.3和La0.3Ce0.7Mn0.7Cu0.3钙钛矿型汽车尾气净化催化剂,研究了Ce对LaMn基催化剂及分散层材料γ-Al2O3结构与性能的影响.结果发现,添加6%的氧气可将分散层材料γ-Al2O3向α-Al2O3相转变温度从800 ℃提高到1150 ℃,同时可使γ-Al2O3保持最大的比表面积.在LaMn/Cu催化活性材料中加入Ce,导致催化剂对HC, CO的氧化性能有一定程度的降低,但可明显改善催化剂对NOx的还原性能,其还原效率可达80%以上.在10%氧气的富氧条件下,在LaMn/Au催化材料中添加Ce,可使LaMn/Au活性层材料对NOx的还原效率达到40%以上. X射线衍射分析和扫描电子显微观察的结果表明,添加Ce在一定程度上抑制了LaMn基催化活性材料钙钛矿结构的形成和析出,降低了LaMn材料的钙钛矿晶粒尺寸,使表面活性成分分布更加均匀.     

镍盐前体对Ni/γ-Al2O3催化剂催化加氢活性的影响

用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、程序升温还原、CO化学吸附和微反应测试等方法研究了不同镍盐前体制备的负载型Ni/γ-Al2O3催化剂的结构和催化α-蒎烯加氢活性.结果表明,用醋酸镍前体制备的催化剂的催化加氢活性远高于用硝酸镍前体制备的催化剂,并且这种催化加氢活性的差异与不同前体制备的Ni O/γ-Al2O3样品表面Ni2 的分散状态及还原度密切相关.当Ni2 负载量远低于其在γ-Al2O3载体表面上的分散容量时,Ni2 优先嵌入载体表面四面体空位,随着Ni2 负载量的增加,嵌入载体表面八面体空位的Ni2 的比例增大.由于醋酸根阴离子对γ-Al2O3载体表面四面体空位的屏蔽效应大于硝酸根阴离子,在醋酸镍前体制备的Ni O/γ-Al2O3样品表面,Ni2 倾向于嵌入载体表面八面体空位且易被还原为金属态Ni0,故用醋酸镍前体制备的Ni/γ-Al2O3催化剂的催化α-蒎烯加氢活性高于用硝酸镍前体制备的催化剂.     

特种氧化铝负载氧化钛作为异丙醇还原肉桂醛的高性能催化剂

肉桂醇在香料、香精以及医药等诸多高端领域有着重要应用,常通过肉桂醛加氢法制备.由于热力学上肉桂醛中C=C–C=O官能团的C=C双键加氢比C=O双键更有优势,因此不管是从学术角度还是工业生产角度来看,高选择性还原C=O基团都是一项极具挑战的任务.肉桂醛加氢反应的副产物苯丙醛以及苯丙醇的生成不仅导致肉桂醇收率降低,而且大大增加分离纯化成本,因此设计并制备出有利于C=O官能团高选择性氢化的高效催化剂具有重要意义.Meer-wein-Ponndorf-Verley(MPV)反应以异丙醇为氢供体,是一种可选择加氢C=C–C=O中C=O官能团的反应.目前用于MPV还原的催化剂(均相或多相)在实际应用中通常选择性不高,使得目标产物得率低且分离成本高.本文报道了负载于一种特殊氧化铝表面的氧化钛催化剂(记为TiOx/γ-Al2O3-nt),其催化肉桂醛经MPV还原为肉桂醇的催化性能优异,表征结果发现该特殊氧化铝可导致表面氧化钛呈较高比例的低价钛物种高度分散状态,从而成为一种高效的肉桂醛MPV还原催化剂.TEM结果表明,这种特殊氧化铝和普通氧化铝在形貌上有很大差别,具有比较规整的一维纳米粒子形貌.综合XRD,TEM,Raman以及H/D同位素交换表征结果,可得到氧化钛高度分散在氧化铝表面的结论.原位XPS结果表明,Ti-Ox/γ-Al2O3-nt催化剂表面具有较高浓度的Ti(III)物种,而以普通氧化铝为载体的催化剂TiOx/γ-Al2O3-c在相同的还原条件下其表面Ti(Ⅲ)物种浓度较低,这种差异的来源是具有规整形貌的一维纳米氧化铝提供了更加均匀的表面位点使得表面高度分散的氧化钛容易被还原为低价态.NH3-TPD结果表明,TiOx/γ-Al2O3-nt催化剂具有高的L酸酸量.肉桂醛MPV还原反应结果显示,表面负载氧化钛的特殊氧化铝(TiOx/γ-Al2O3-nt)是一种非常高效的催化剂,具有很高的目标产物肉桂醇的选择性,几乎观察不到副产物的生成,多次套用实验结果也证实该催化剂具有良好的稳定性.该催化剂的高性能可归纳为以下两个方面的原因:一方面,L酸是MPV还原反应的活性中心,该催化剂具有高的L酸酸量,因此转化率高;另一方面,其表面较高浓度的Ti(III)物种可以使肉桂醛以垂直吸附模式(吸附终端为C=O)在催化剂表面吸附,这种吸附模式可以高选择性地还原为目标产物肉桂醇,因此同时具有很高的选择性.     

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.     

稀土铕离子掺杂对拟薄水铝石晶体结构和相变的影响

研究了Eu3+离子对拟薄水铝石高温相变及微结构的影响。XRD及热分析结果表明,拟薄水铝石在560,882及1224℃分别经历-γAlOOH→-γAl2O3,γ-Al2O3→-θAl2O3和-θAl2O3→-αAl2O3相变。Eu3+掺杂后-γAlOOH→-γAl2O3相变温度不变,-γAl2O3→-θAl2O3和-θAl2O3→-αAl2O3相变温度分别提高到1054和1237℃。晶胞体积增大及衍射峰2θ值减小说明Eu3+离子以部分离子取代的形式进入-γAl2O3及-θAl2O3晶格。Eu3+离子进入晶格抑制了γ-Al2O3及-θAl2O3晶粒生长速率。-θAl2O3→-αAl2O3相变过程中Eu3+离子随Al3+一起迁移,并与Al3+离子及O2-离子形成了一个新生化合物相EuAl12O19。分析认为,该化合物在-αAl2O3晶界间存在,阻碍了-θAl2O3→-αAl2O3相转变过程中离子扩散速率,使-θAl2O3→-αAl2O3相变活化能由822.0提高到1063.15 kJ.mol-1。Eu3+离子掺杂使-θAl2O3→-αAl2O3相变过程由形核控制转变为表面扩散控制。     

稀土铝酸盐蓝色荧光粉前驱体的制备及其应用

以硫酸铝铵和碳酸氢铵为原料，制备了结晶碳酸铝铵，用IR，XRD，DTA－TG等手段研究了结晶碳酸铝铵在煅烧过程中的相变和热分解机理，并考察了煅烧过程中的粒度和比表面变化以及煅烧产物的外观形貌，结果表明：在煅烧过程中结晶碳酸铝铵首先分解为无定型氧化铝，并依次从无定型Al2O3-γ-Al2O3-κ-Al2O3,δ-Al2O3,τ-Al2O3-α-Al2O3,τ-Al2O3-α-Al2O3转变，比表面在600℃之前是随温度升高而增大，600摄氏度之后则下降，而粒度变化在900摄氏度之前随温度升高而降低，900摄氏度之后则增大，煅烧产物为粒度在2-3um的片状结晶氧化铝，用该氧化铝所合成的稀土铝酸盐蓝粉，晶相纯，发光强度高，且粒度小，可以满足不球磨蓝色荧光粉的基本要求。     

CuO/γ-Al2O3单分散催化剂的XAFS研究

采用XAFS方法研究浸渍法制备并于低温焙烧的CuO/γ-Al2O3催化剂的局域结构.对于CuO负载量小于单层分散阈值的CuO/γ-Al2O3(0.4 mmol/100 m2),结果表明,CuO物种是以层状分散的孤立原子簇存在于γ-Al2O3载体表面,其第一近邻Cu－O配位环境的结构与晶态CuO的相似,键长和配位数分别为0.195 nm和4.对于CuO负载量等于单层分散阈值的CuO/γ-Al2O3(0.8 mmol/100 m2),已有少量的CuO纳米颗粒生成.对于CuO负载量大于单层分散阈值的CuO/γ-Al2O3(1.2 mmol/100 m2),其结构与多晶CuO的相近.基于CuO在γ-Al2O3载体上的三种不同分散状态的结构特点,我们提出了CuO/γ-Al2O3催化剂的结构模型.     

CuO/γ-Al2O3单分散催化剂的XAFS研究

采用XAFS方法研究浸渍法制备并于低温焙烧的CuO/γ-Al2O3催化剂的局域结构.对于CuO负载量小于单层分散阈值的CuO/γ-Al2O3(0.4mmol/100m2),结果表明,CuO物种是以层状分散的孤立原子簇存在于γ-Al2O3载体表面,其第一近邻Cu-O配位环境的结构与晶态CuO的相似,键长和配位数分别为0.195nm和4.对于CuO负载量等于单层分散阈值的CuO/γ-Al2O3(0.8mmol/100m2),已有少量的CuO纳米颗粒生成.对于CuO负载量大于单层分散阈值的CuO/γ-Al2O3(1.2mmol/100m2),其结构与多晶CuO的相近.基于CuO在γ-Al2O3载体上的三种不同分散状态的结构特点,我们提出了CuO/γ-Al2O3催化剂的结构模型.     

CuO-Ag2O/γ-Al2O3催化剂的TPR特性及氧化活性研究

采用程序升温还原技术(TPR)研究CuO-Ag2O/γ-Al2O3双组分及其单组分催化剂的还原特性以及热处理温度对其还原性能的影响。发现不同负载量的Cuo-Ag2O/γ-Al2O3催化剂的还原特性有明显差异, 反映出催化剂表面存在着不同种类的铜物种。Ag2O的存在, 使催化剂的TPR峰位与单组分CuO/γ-Al2O3的TPR曲线产生明显差异, 还原峰发生位移, 随Ag2O添加量的增加, 位移增大。对苯的完全氧化反应结果表明, 催化剂的氧化活性次序为:CuO-Ag2O/γ-Al2O3>CuO/γ-Al2O3>Ag2O/γ-Al2O3。热处理温度升高, 使催化剂表面铜物种分散状态及其还原性能发生变化。从500~900℃, 存在一个使铜物种达到最佳分散态的温度。讨论了负载于γ-Al2O3载体上的CuO-Ag2O双组分及其单组分催化剂在还原过程中金属与载体, 金属与金属间的相互作用以及热处理温度对其还原性能的影响。     

NiO在γ-Al_2O_3及 TiO_2/γ-Al_2O_3载体上的表面存在状态

本文采用 LRS, XRD, UV-DRS, TPR考查了γ-Al2O3上 TiO2的分散容量,分散态 Ti4＋离子的配位环境; NiO在经 TiO2改性后的γ-Al2O3载体上的分散容量。结果表明：（ 1） TiO2在γ-Al2O3表面的分散容量约为 0.62 mmol/100m2γ-Al2O3,当 TiO2含量低于该分散容量时 Ti4＋在γ-Al2O3载体表面以嵌入形式呈离子态分布;而含量高于分散容量时还有结晶态的 TiO2出现。（ 2） NiO在 TiO2/γ-Al2O3载体表面的分散容量约为 1.1 mmol/100m2γ-Al2O3,比之在γ-Al2O3载体表面的分散容量 (1.5mmol/100m2γ-Al2O3)要低,这是由于γ-Al2O3表面上部分空位被 Ti4＋离子占据。用表面相互作用的“嵌入模型” (Incorporation Model）讨论了这些结果。     

ZnO/θ-Al2O3催化剂上全馏分FCC汽油的选择性加氢脱硫

研究了三种氧化铝载体和一种ZnO/θ-Al2O3催化剂对全馏分FCC汽油的选择性加氢脱硫性能.结果表明,θ-Al2O3对于全馏分FCC汽油的加氢脱硫选择性因子高于γ-Al2O3和在900℃下焙烧过的γ-Al2O3.负载ZnO能进一步提高θ-Al2O3的加氢脱硫活性和选择性.通过吡啶吸附傅里叶变换红外光谱、氢气程序升温还原和X射线衍射表征发现,θ-Al2O3表面只有微弱的L酸性,其吡啶吸附红外光谱明显不同于其他氧化铝.负载ZnO导致θ-Al2O3载体中出现了尖晶石结构,并且使催化剂的高温H2还原峰位向低温方向移动.