三維連續(xù)大孔鈰鋯系催化材料的制備及性能研究【文獻(xiàn)綜述】

1、文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述化學(xué)化學(xué)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(yīng)用。關(guān)鍵詞：關(guān)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(jié)構(gòu)材料，上世紀(jì)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(gè)新的研究領(lǐng)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(jìn)行化學(xué)改性，低了各種組裝技術(shù)的要求，增加了化學(xué)改性的設(shè)計(jì)自由度，可以根據(jù)功能性需要對其孔壁進(jìn)行多種化學(xué)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(jié)果官能基不僅附著在孔表面，而且嵌入孔壁體相中，可達(dá)到結(jié)合牢固、負(fù)載量大的目的?？妆诘墓羌芙M成的多

3、樣性（簡單氧化物、復(fù)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(qiáng)度較低，在外力作用下容易塌陷，而大孔材料內(nèi)部三維交聯(lián)的大孔網(wǎng)絡(luò)極具開放性，在一定程度上可彌補(bǔ)其表觀面積較小的缺陷，孔結(jié)構(gòu)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(xué)性能，將會(huì)在光子晶體和光子開關(guān)等光學(xué)領(lǐng)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(lǐng)域得到了廣泛

4、的研究應(yīng)用。固體酸催化劑是代替液態(tài)酸催化劑是實(shí)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(shè)備，要求條件高，而且具有很大的危險(xiǎn)性。其次，這些酸性催化劑在催化反應(yīng)過程中容易引起副反應(yīng)，產(chǎn)生有害產(chǎn)物，造成環(huán)境污染，而且要從反應(yīng)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(yīng)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(diǎn)，具有容易與液相反應(yīng)體系分離、不腐蝕設(shè)備、后處理簡單、很少污染環(huán)

5、境、選擇性高等特點(diǎn)，可在較高溫度范圍內(nèi)使用，擴(kuò)大了熱力學(xué)上可能進(jìn)行的酸催化反應(yīng)的應(yīng)用范圍。盡管在結(jié)構(gòu)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(zhì)子與反應(yīng)物結(jié)合形成中間體。Zr02的化學(xué)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(shí)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(shí)驗(yàn)中采取的是比較新穎的表面復(fù)制模板法。3.3.納米固體超強(qiáng)酸納米固體超強(qiáng)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(qiáng)酸S042ZrO2CeO2SiO2，并對其進(jìn)行了紅外、比表面及酸強(qiáng)度表征分析。3.13.1納米固體超強(qiáng)酸納米固體超強(qiáng)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(qiáng)酸S042ZrO2CeO2SiO2。3.23.2納米固體超強(qiáng)酸納米固體超強(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(xué)技術(shù)有限公

9、司）對樣品的比表面積進(jìn)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(zhì)，然后在77K下進(jìn)行測定，用BET公式計(jì)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(yīng)產(chǎn)物的組成，所用色譜柱為GDX101填充柱，柱溫170℃，氫載氣，熱導(dǎo)池檢測器。4.4.固體超強(qiáng)酸催化活性的測試固體超強(qiáng)酸催化活性的測試酯化反應(yīng)是化學(xué)工藝生產(chǎn)中極其重要的一類反應(yīng)?，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(jià)格低廉，催化活性高的特點(diǎn)。但濃硫酸易使有機(jī)物碳化、氧化，且選擇性差，副產(chǎn)物多，產(chǎn)品色澤深，工藝流程長，腐蝕反應(yīng)器，污染環(huán)境。本次實(shí)驗(yàn)中用納米固體超強(qiáng)酸S042ZrO2CeO2SiO2代替以前的液體酸作為反應(yīng)的催化劑，來進(jìn)行最基本的乙酸乙酯的酯化合成實(shí)驗(yàn)。研究不同條件制備的納米固體超強(qiáng)酸S042ZrO2CeO2SiO2的催化作用，對制備催化劑的條件進(jìn)行了優(yōu)化。在與液體酸催化劑做比較的同時(shí)也對催化劑催化酯化反應(yīng)中的重復(fù)使用性能、以