三維連續(xù)大孔鈰鋯系催化材料的制備及性能研究【文獻綜述】

1、文獻綜述文獻綜述化學化學三維連續(xù)大孔鈰鋯系催化材料的制備及性能研究摘要：摘要：本文研究了固體酸催化劑三維連續(xù)大孔鋯鈰系材料的催化制備及性能應用。關鍵詞：關鍵詞：固體酸催化劑；大孔鈰鋯材料；酯化；制備；性能1.選題的背景與意義選題的背景與意義三維連續(xù)大孔材料（3DOM），也被稱為反蛋白石（inverseopals）結構材料，上世紀九十年代末期，VelevOD等[1]首次用膠晶模板法成功制備了三維有序大孔（3DOM）SiO2材料，從而開創(chuàng)了

2、一個新的研究領域。三維連續(xù)大孔材料是一種新型的大孔材料，大孔材料的孔徑在50nm以上，較高的孔容（理論空隙率74%），）使其具有較大的孔徑和良好的通透性，有易于進行化學改性，低了各種組裝技術的要求，增加了化學改性的設計自由度，可以根據(jù)功能性需要對其孔壁進行多種化學改性，甚至可以在合成之初就可加入含功能基組分制備成混合前體，使之充分均勻混合，結果官能基不僅附著在孔表面，而且嵌入孔壁體相中，可達到結合牢固、負載量大的目的?？妆诘墓羌芙M成的多

3、樣性（簡單氧化物、復合氧化物和固溶體等），具有一定的可控性，微孔和介孔材料的孔徑較小、較薄，因而其強度較低，在外力作用下容易塌陷，而大孔材料內部三維交聯(lián)的大孔網(wǎng)絡極具開放性，在一定程度上可彌補其表觀面積較小的缺陷，孔結構不容易塌陷，孔壁孔壁有納米粒子組成，孔道排列有序，使得三維連續(xù)大孔氧化物具有特殊的光學性能，將會在光子晶體和光子開關等光學領域發(fā)揮重要作用。近年來，三維連續(xù)大孔材料主要在環(huán)境催化、石油化工、光催化及生物催化領域得到了廣泛

4、的研究應用。固體酸催化劑是代替液態(tài)酸催化劑是實現(xiàn)環(huán)境友好催化工藝的一條重要途徑，傳統(tǒng)液態(tài)催化劑如硫酸，硝酸，氫氟酸等，不僅腐蝕設備，要求條件高，而且具有很大的危險性。其次，這些酸性催化劑在催化反應過程中容易引起副反應，產生有害產物，造成環(huán)境污染，而且要從反應物中將液態(tài)酸完全分離也是件十分耗能且困難的事情，反應完成之后催化劑也不易回收。固體酸的研發(fā)利用有效地克服了液體酸的缺點，具有容易與液相反應體系分離、不腐蝕設備、后處理簡單、很少污染環(huán)

5、境、選擇性高等特點，可在較高溫度范圍內使用，擴大了熱力學上可能進行的酸催化反應的應用范圍。盡管在結構上不同于液態(tài)酸，但他們的催化原理是相同的，都是以給出氫離子為主要特征。在催化過程中，提供質子與反應物結合形成中間體。Zr02的化學穩(wěn)定性好，具有表面酸性位和堿性位的過渡金屬氧化物，同時還具有優(yōu)良的離子交2干燥、焙燒和熱分解而得到所需氧化物或鹽粉料的方法。常用的沉淀法有直接沉淀法、共沉淀法、均勻沉淀法、分步沉淀法、配位沉淀法等。直接沉淀法是

6、向金屬鹽溶液中直接加入沉淀劑得到的沉淀再經(jīng)過過濾、洗滌、熱處理的方法。該法簡單但容易造成濃度不均勻顆粒較粗。此次實驗中采取的是比較新穎的表面復制模板法。3.3.納米固體超強酸納米固體超強酸S0S0422ZrOZrO2CeOCeO2SiOSiO2的制備的制備前人以上述制得的納米氧化物為基體，經(jīng)硫酸溶液浸漬后制得納米固體超強酸S042ZrO2CeO2SiO2，并對其進行了紅外、比表面及酸強度表征分析。3.13.1納米固體超強酸納米固體超強酸

7、S0S0422ZrOZrO2CeOCeO2SiOSiO2制備制備將制得的樣品ZrO2CeO2SiO2研磨后用0.5molL的硫酸浸泡0.5h[13]，過濾，110oC干燥12h，在500℃下焙燒2h，即得納米固體超強酸S042ZrO2CeO2SiO2。3.23.2納米固體超強酸納米固體超強酸S0S0422ZrOZrO2CeOCeO2SiOSiO2的表征的表征電鏡掃描：采用JSM5600LV型掃描電子顯微鏡（SEM）觀察樣品形貌，即樣品噴

8、鉑后在5kV的加速電壓下進行表面形貌表征；紅外光譜分析：采用PROTEGE460E.S.PNicolet型紅外光譜儀（FTIR）對樣品進行紅外光譜分析，KBr壓片；X射線衍射：采用RigakuDmax1200型粉末X射線衍射儀（XRD）在室溫下測定樣品中ZrO2晶形，CuKα輻射（λ=0.154nm），電流為30mA，電壓為40KV，掃描范圍2θ=20~80；比表面積分析：采用JWK型比表面積及孔徑分布測試儀（北京精微高博科學技術有限公

9、司）對樣品的比表面積進行分析，樣品首先在真空下加熱到150℃并維持4h以去除樣品吸附的物質，然后在77K下進行測定，用BET公式計算其比表面積；氣象色譜分析：采用氣相色譜法（GC7A日本島津）測定酯化反應產物的組成，所用色譜柱為GDX101填充柱，柱溫170℃，氫載氣，熱導池檢測器。4.4.固體超強酸催化活性的測試固體超強酸催化活性的測試酯化反應是化學工藝生產中極其重要的一類反應?，F(xiàn)今，工業(yè)上大部分用濃硫酸，硝酸或者氫氟酸來作為催化劑。

10、硫酸具有價格低廉，催化活性高的特點。但濃硫酸易使有機物碳化、氧化，且選擇性差，副產物多，產品色澤深，工藝流程長，腐蝕反應器，污染環(huán)境。本次實驗中用納米固體超強酸S042ZrO2CeO2SiO2代替以前的液體酸作為反應的催化劑，來進行最基本的乙酸乙酯的酯化合成實驗。研究不同條件制備的納米固體超強酸S042ZrO2CeO2SiO2的催化作用，對制備催化劑的條件進行了優(yōu)化。在與液體酸催化劑做比較的同時也對催化劑催化酯化反應中的重復使用性能、以