基本信息
- 項目名稱：
- 鈰鋯釔氧化物固溶體的水熱法制備及性能表征
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 采用水熱法制備了Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95固溶體。采用XRD、分子熒光光度儀及透射電鏡對其進行了表征。將其作為固體酸催化劑應用于乙酸、正丁醇的酯化反應，考察了酸醇比、反應時間和催化劑重復使用等因素對乙酸轉(zhuǎn)化率的影響，確定了最優(yōu)反應條件。
- 詳細介紹：
- 采用水熱法制備了Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95固溶體。采用XRD、分子熒光光度儀及透射電鏡對其進行了表征，結果表明，Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95具有立方螢石結構，形成了單相的納米級復合氧化物固溶體。將其作為固體酸催化劑應用于乙酸、正丁醇的酯化反應，考察了酸醇比、反應時間和催化劑重復使用等因素對乙酸轉(zhuǎn)化率的影響，確定最優(yōu)反應條件是：酸醇比1:1，反應時間2.5h，乙酸轉(zhuǎn)化率為43.20%。作為一種固體酸，它具有較高的酸催化活性。催化劑易與反應液分離。反復使用幾次后，其催化活性基本保持不變。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 稀土資源是我國特有的寶貴資源。將寶貴資源變成具有應用價值的功能材料可以提升資源的價值。本作品就是利用簡便的水熱法制備鈰鋯釔氧化物固溶體新材料，并對其進行表征，為其應用提供科學依據(jù)。
科學性、先進性及獨特之處
- 本文采用水熱法制備鈰鋯釔氧化物固溶體新材料，克服了其他方法中反應條件不易控制，產(chǎn)品顆粒不均勻性的缺點，具有簡便快捷，所制備的材料具有納米尺度等優(yōu)點。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 所制備的鈰鋯釔氧化物固溶體新材料可作為一種綠色固體酸催化劑而代替腐蝕性強，對環(huán)境污染大的硫酸等液體酸催化劑使用。
學術論文摘要
- 采用水熱法制備了Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95固溶體。采用XRD、分子熒光光度儀及透射電鏡對其進行了表征，結果表明，Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95具有立方螢石結構，形成了單相的納米級復合氧化物固溶體。將其作為固體酸催化劑應用于乙酸、正丁醇的酯化反應，考察了酸醇比、反應時間和催化劑重復使用等因素對乙酸轉(zhuǎn)化率的影響，確定最優(yōu)反應條件是：酸醇比1:1，反應時間2.5h，乙酸轉(zhuǎn)化率為43.20%。作為一種固體酸，它具有較高的酸催化活性。催化劑易與反應液分離。反復使用幾次后，其催化活性基本保持不變。
獲獎情況
- 作品發(fā)表在中文核心期刊《稀有金屬》2011年第2期第308-311頁上
鑒定結果
- 無
參考文獻
- [1] Trovarelli, A., Catalytic properties of ceria and CeO2-containing materials[J]. Catal Rev-Sci Eng, 1996, 38: 439-520 [2] Yuan Quan, Duan Haohong, Li Lele, Sun Lingdong, Zhang Yawen, Yan Chunhua. Controlled synthesis and assembly of ceria-based nanomaterials[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2009, 335(2): 151-167 [3] 胡玉才, 馮長根, 王麗瓊, 王大祥, 張興燕, 李云. 新一代三效催化劑的關鍵材料——CexZr1-xO2固溶體研究進展[J]. 環(huán)境科學與技術, 2002, 25(4): 42-44 [4] 傅毛生,李永繡,鄧蘇君,胡建東. 納米CeO2及其復合氧化物的制備方法研究進展. 材料導報, 2008, 22(8): 44-47
同類課題研究水平概述
- CeO2可以應用于許多催化反應中，如：流化床催化裂化、SOx的脫出、乙苯脫氫、三效催化反應以及水氣變換反應等等。但純CeO2存在熱穩(wěn)定性差和高溫易快速燒結的缺點，嚴重制約了它在以上領域的應用，為了提高CeO2的性能，可通過在CeO2中摻雜金屬陽離子Zr4+、Al3+、Si4+形成固溶體。其中，摻雜Zr4+所形成的鈰鋯固溶體具有優(yōu)良的性能，不僅廣泛用于汽車三效催化劑中，而且可以作為固體酸催化劑。固體酸催化劑較液體酸催化劑有很多優(yōu)點，如易與產(chǎn)物分離、腐蝕性小等，是實現(xiàn)產(chǎn)品環(huán)境友好的一種新途徑。鈰鋯固溶體的制備方法主要有：沉淀法[9,10]、氧化物高能球磨法、表面活性劑模板法、水熱法、中低溫固-固反應法、溶膠-凝膠法、溶液燃燒法、化學削銼法 (chemical filing) 以及絡合法等。本作品用水熱法合成Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95固溶體，反應條件易于控制，產(chǎn)品顆粒細，均勻性好，無需高溫焙燒，但對生產(chǎn)設備要求較高。 XRD和TEM表明由水熱法制備得到的是納米級的鈰鋯釔復合氧化物，且是單相的立方螢石結構，而沒有其它的相生成，即形成了納米級的三種金屬氧化物的固溶體。 作為酸催化劑，Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95固溶體在催化乙酸、正丁醇的酯化反應中表現(xiàn)出良好的催化性能，具有一定的穩(wěn)定性，是一種較有前途的固體酸催化劑。 綜上所述，本作品所制備的鈰鋯釔氧化物固溶體新材料制備工藝簡單，材料性能優(yōu)異，符合綠色化學對環(huán)境保護的要求，具有較強的先進性。
