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納米二氧化鋯在催化領域中的應用
發布時間:2020-10-17        瀏覽次數:54        返回列表

納米二氧化鋯在催化領域中的應用

 

二氧化鋯由于其高強高韌性,在功能結構陶瓷領域得到了廣泛應用,同時二氧化鋯是具有酸性、堿性、氧化性和還原性的金屬氧化物,使納米二氧化鋯在催化領域中具有十分重要的科研價值與應用前景。近年來,對它的研究甚多,有的研究結果已應用于工業實踐,并取得了較好的效果。

1 納米二氧化鋯催化劑

Zr02表面同時具有酸性和堿性,它也同時具有氧化性和還原性,既可作為催化劑,也可作為催化劑載體使用。

 1.納米二氧化鋯單一催化劑

 納米二氧化鋯催化劑在一氧化碳加氫合成異丁烯、二氧化碳加氫生成甲醇等方面有重要應用。且納米二氧化鋯的制備方法對二氧化鋯的物理性質和催化性能有較大的影響。

    催化劑的酸堿性表征結果表明,酸堿性對催化劑的催化性能影響很大,催化劑上適宜的酸堿數量和酸堿比例是影響其催化CO加氫合成異丁烯性能的非常重要的因素。Liu X M等“將納米ZrO2。催化劑應用于C02加氧生成甲醇的反應,實驗結果表明,在C02加氫的反應中,C02表現出很高的轉化率,使用納米Zr02。為催化劑制備得到甲醇,同時也表現出很高的選擇性。Masaru Watanabe…研究了在超臨界水中,以納米二氧化鋯作催化劑對生物體中的葡萄糖和纖維素加氫的反應。在同樣條件下,對比了只加堿金屬,不加催化劑的實驗。結果表明,用二氧化鋯作催化劑的加氫產量增加了2倍。

2納米二氧化鋯復合催化劑

采用不同方法制備的不同的納米二氧化鋯復合催化劑在結構、物化性質、催化活性及反應選擇性上有較大的差異。

高志華等同利用完全液相法制備了CuOZrO2:漿狀催化劑,并考察了CuO/Zr02催化劑上CO加氫反應的性能。結果表明,此方法制備的CuOZr02漿狀催化劑具有與傳統方法制備的固體催化劑相似的相結構;利用共沸蒸餾法進行表面處理后,CuOZrO2催化劑分散均勻且易于還原。CuOZrO2漿狀催化劑用于CO加氫反應時,不需另外添加甲醇脫水劑就可以直接合成二甲醚,在473KCuOZr02對二甲醚的選擇性達到92.1%,并且在15d的反應中催化劑呈現出良好的穩定性。

王心晨等采用溶膠一凝膠技術制各了系列Ti02-Zr02復合催化劑,考察了制備方法、ZrO2添加量及焙燒溫度等對反應活性的影響。結果表明,以鋯的無機鹽為前驅體采用混膠法制備的Ti02-ZrO2。復合催化劑的光催化活性好。同時兼有制備成本低、無自身環境污染等優點。在Ti02光催化劑中添加適量ZrO2粒子可以改善催化劑的抗燒結、抗失活性能以及光催化性能,ZrO2添加量為12(wt)。

2.1 納米二氧化鋯作為催化劑助劑

由于ZrO2具有較好的機械強度,作為催化劑結構助劑,在自動催化、催化氧化、FT反應的催化、聚合氧化反應催化及強酸催化方面均受到了特別的關注。

常杰等采用x射線衍射和x射線吸收精細結構表征手段對Zr02改性前后的CoSiO2催化劑在費一托合成過程中因結構變化而失活進行了研究,結果表明,在相同條件下,經Zr02改性的CoSiO2催化劑的失活可以得到明顯抑制,催化劑穩定性提高。

3 納米二氧化鋯作為催化劑載體

二氧化鋯p型半導體,易于產生氧空穴,作為催化劑的載體可與活性組分產生較強的相互作用,在化學性質上比載體yA1203、硅膠更為惰性。

31  Zr02負載鐵催化劑

納米二氧化鋯負載氧化鐵催化劑在F-T合成反應中對低碳烯烴有很高的選擇性。陳開東等用浸漬法制得了一系列不同鐵負載量的FeZrO2催化劑,進行了一氧化碳加氧反應制取低碳烯烴試驗。研究結果表明,鐵負載量的大小對于催化劑的反應催化性能有很大影響。鐵負載量適當時,Fe203ZrO2催化劑因鐵鋯間適當的強相互作用,使得催化劑在保持較高催化活性的同時,能高選擇性地生成低碳烯烴.。

32  ZrO2負載銅催化劑

ZrO2負載銅的催化劑在coH。、COH。合成甲醇、NO,的分解、醇胺脫氫合成氨基酸、CO的氧化及丙烯的氧化等方面具有良好的催化性能。它與其它載體(ZnO、A1203、SiO2TiOz)相比顯示出優勢。

催化劑的活性隨氧化銅的負載量的增加而增加,大比表面積的ZrO2載體更容易制各高活性的催化劑。添加適量的Fe助劑,有助于提高CuZrO2催化劑對甲醇水蒸氣重整制氫的反應活性和氫氣的選擇性,但隨Fe助劑加入量的增加,將使催化劑對甲醇的裂解活性降低,卻可提高氫氣的選擇性,降低產物中CO的含量。

4 二氧化鋯的發展方向

納米二氧化鋯以其優良的物化特性,在催化領域獲得了廣泛的應用,具有好的應用前景。宣城晶瑞新材料有限公司是生產納米二氧化鋯的廠家,可提供大比表納米二氧化鋯系列產品,粒徑在20-100nm范圍,比表面積可提供10-100m2/g系列產品。我司不斷的發展和完善納米二氧化鋯的制備方法,進而獲得粒徑均一、分散性良好的產物。

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