高温高表面氧化铝新材料的制备化学研究

随着催化工业的发展,迫切需要在高温下既能保持较大比表面积,又具有良好的热稳定性的新型活性氧化铝。这种氧化铝作为一种载体,可直接应用于催化燃烧和汽车尾气净化等领域。目前,工业生产用的氧化铝经高温煅烧后,微孔易烧结并向稳定相态α相转变,造成其比表面积迅速下降。为了解决这一问题,近年来国外已进行了许多这方面的研究［1-5］,它们绝大多数采用以镧浸渍对氧化铝表面进行改性的表面保护方法,但我国在这方面却发展缓慢。我们曾报导过硅的添加对氧化铝表面性质的影响,本文以未加镧的氧化铝为空白实验,采用溶胶─凝胶法（体相与表面同时保护法）来制备样品,系统研究了不同含量镧的添加对氧化铝热稳定性的影响。     

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、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。     

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。     

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.     

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.     

以氨水和碳酸铵为沉淀剂制备氧化铝的对比研究

γ-Al2O3，是一种常用的催化剂载体，它具有比表面大和价廉易得等优点。但对于很多高温反应体系，如汽车尾气催化净化，其热稳定性在很大程度上影响了汽车尾气净化催化剂的活性和稳定性，因此提高γ-Al2O3的高温热稳定性对保持汽车尾气净化催化剂的反应活性、延长催化剂的使用寿命非常重要。     

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.     

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．     

氧化铝负载钌基氨合成催化剂的制备条件及载体改性

 利用等体积浸渍法制备了氧化铝负载钌基氨合成催化剂．考察了\r\n氢氧化铝的焙烧温度，催化剂的还原温度，助剂K、Ba和Sm的添加，以\r\n及用MgO和BaO改性氧化铝载体等对催化剂活性的影响．通过XRD，N2物\r\n理吸附和CO2化学吸附等方法表征了载体的物相结构、比表面积和表面\r\n碱性．研究结果表明，氧化铝表面碱性随着氢氧化铝焙烧温度的升高而\r\n增大是催化剂活性升高的主要原因，载体比表面积的降低对催化剂活性\r\n的影响相对较小．助剂K、Ba和Sm的加入显著地提高了催化剂的活性，\r\n同时助剂Ba和Sm还减弱了强吸附氢对氮吸附的抑制作用，明显提高了催\r\n化剂的高压活性．用MgO改性氧化铝载体降低了其比表面积，但是显著\r\n地提高了载体的表面碱性和催化剂的活性．BaO改性的氧化铝载体的比\r\n表面积、表面碱性及其负载的钌基催化剂的活性随着BaO含量的增加先\r\n升高后降低，当BaO摩尔含量为7．7％时，催化剂活性最高．     

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.     

活性基质在降烯烃渣油裂化催化剂中的应用

研究了渣油裂化催化剂的基质改性对催化剂性能的影响。结果表明，经高温及酸处理后，高岭土的孔容、比表面及其表面酸性明显增加；对拟薄水铝石进行磷改性，可增加氧化铝的表面酸性中心数目，降低酸强度。用改性的高岭土和氧化铝作为降烯烃渣油裂化催化剂的活性基质，可提高催化剂的渣油裂化及氢转移、异构化活性，并减少催化剂上的积碳。     

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.     

硅烷偶联剂表面修饰纳米氧化铝

硅烷偶联剂KH570在乙醇溶剂中以酸水溶液为催化剂进行水解后对纳米氧化铝进行湿法表面修饰改性。用灼烧法测定了粉体表面偶联包覆率,以此为指标研究了KH570的水解条件及其对偶联效果的影响。结果表明,酸种类等水解条件对偶联效果有很大影响;适宜的偶联剂水解条件为:草酸作催化剂,调pH值为3~4,室温下水解1h。适宜的纳米氧化铝表面修饰条件为:偶联剂质量分数4.5%,在45℃偶联5.5h。经红外光谱(IR)分析,氧化铝的偶联修饰机理为:硅烷偶联剂与纳米氧化铝表面的羟基发生化学键合,从而实现纳米氧化铝的表面修饰改性。改性纳米氧化铝在有机相中的分散性和稳定性均得到了改善。     

Li／La2O3的表面活性氧及其在甲烷氧化偶联中的催化行为

甲烷氧化偶联反应近年来研究十分活跃。Lunsford等报道了载有碱金属的碱土氧化物是对此反应有效的催化剂,并提出晶格取代型活性中心[M~ O~-〕和表面活化、气相偶联的反应机理。Otsuka等系统地研究了稀土氧化物的甲烷氧化偶联活性,本文通过氧化镧中添加锂前后的对比,运用骤冷技术与ESR法研究了催化剂的表面活性氧,以低温TPD法研究了甲烷在催化剂表面上的吸附与活化,以及在甲烷氧化偶联中的催化行为。     

表面活性剂改性的铝交联累托土的表征及催化性能

用ＸＲＤ，低温Ｎ２吸附／脱附，骨架振动红外光谱等手段对以聚乙烯醇为支撑前体合成的一类新型的表面活性剂改性的铝交联累托土进行了表征，同时对它们进行了柴油催化转化为汽油的微反活性测试，结果表明其热稳定性与催化活性比以传统制备方法合成的铝交联累托土都有明显提高。     

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.     

制备方法对锶改性氧化铝的高温热稳定性的影响

γ-Al2O3是一种常用的催化剂载体,但对于许多高温反应体系,如汽车尾气催化净化,其热稳定性在很大程度上制约了汽车催化剂的活性和稳定性.     

纤维氧化铝之研制及其特性的初步探讨

用铝溶胶法,在自行设计的喷丝装置上,研制出强度好、直径均匀、基本上无渣球的活性氧化铝短纤维。经X-射线衍射、电子显微镜测试研究表明,氧化铝原纤维为无定型结构。高温热处理至800℃以上始有η-Al_2O_3特征峰出现,该氧化铝即使灼烧至1000℃也没有高温α-Al_2O_3相变。纤维氧化铝的比表面、孔结构分析结果是:比表面一般在80/130m~2/g之间,孔体积为0.1～0.14ml/g。表面酸性较普通颗粒状氧化铝低得多。将此纤维制成铂-纤维催化剂对加氢、脱氢、重整、催化燃烧等反应进行了初步的试探性试验,并与颗粒状氧化铝作了对比。试验结果表明,用纤维氧化铝作载体的催化剂对上述反应有较好的催化活性。     

氧化铈在非贵金属氧化物催化剂中的作用（Ⅴ）—热环境对Cu—…

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。     

Zr的添加对提高NH_3选择性催化还原NO_x整体式催化剂热稳定性的影响（英文）

采用共沉淀的方法制备了Ce Ti O_x和Ce Zr Ti O_x两种用于NH_3选择性催化还原NO_x的催化剂。两种催化剂在不同的高温条件下进行热老化以考察Zr的添加对Ce Ti O_x催化剂热稳定性的影响。NH_3-SCR活性数据显示,经过650、750和850℃的高温老化处理,Zr改性后的催化剂较Ce Ti O_x催化剂具有更好的催化活性和N2选择性。XRD、Raman和H_2-TPR结果表明添加Zr可以阻止Ce物种的烧结并且抑制金红石相Ti O_2的生成。催化剂的SEM图像显示Zr的添加可以抑制颗粒随着焙烧温度升高而产生的聚集长大。XPS的Ce3d光谱表明,随着老化温度的提升,Ce Ti O_x催化剂表面的Ce~(3+)/Ce4+比相对于Ce Zr Ti O_x催化剂下降更加明显。这意味着随着Zr的添加,更多的晶格缺陷和氧空缺出现在Zr改性催化剂的表面,这有利于催化性能的提升。另外,NH_3-TPD结果表明经过相同的高温老化,改性的催化剂保持了更多的Br觟nsted酸性位,提高了催化活性并抑制了氨的氧化。因此,Zr的添加提高了催化剂的热稳定性能。