二元金属氧化物撑的层柱磷酸锆的制备与表征.pdfVIP

摘要 摘 要 石油化工和精细化工的迅速发展要求人们开发适应于大分子反应的催化剂 和吸附剂。层柱材料的孔径大于传统的沸石分子筛，同时它的结构和组成又可 以根据需要进行调变，因而引起了人们的广泛关注。以Q-磷酸锆作为层板制备 层柱材料是目前这方面研究最多的一个方向。f在磷酸锆层问引入金属组分最常 用的方法是先将大的无机金属聚合离子引入磷酸锆层间，然后焙烧使其转化为 金属氧化物柱撑的层状磷酸锆，能通过这种方法进入层间的金属种类有限。为 了能将更多种类的金属元素引入到层柱结构中，可以采用以具有层柱结构的材 料作为载体负载金属氧化物或直接制备混合氧化物柱撑的层状磷酸锆的两种方 法，在混合金属氧化物柱撑的层状磷酸锆中，两种金属的协同作用还可能产生 优于单一金属氧化物柱撑的层状磷酸锆的催化效果。从现有文献结果来看，这 两种方法各有其不足：在以层柱材料为载体负载金属氧化物的过程中，金属氧 化物倾向于以聚合态存在，阻塞了孔道，造成材料的比表面急剧下降：而以制 备的以氧化铝或氧化铬为主体的混合金属氧化物柱撑的层状磷酸锆的稳定性不 ∥ 如人意。针对以上两种方法的不足，J本论文致力于以下两个方面的工作：采用 ／ “先负载后焙烧”的方法解决了以层柱材料负载金属氧化物的问题，得到了大 比表面的负载氧化铁的氧化硅层柱磷酸锆；以氧化硅为主体制备了掺杂金属氧 化物的氧化硅层柱磷酸锆，克服了以往混合氧化物柱撑的层状磷酸锆热稳定性 ， 不佳的缺点。，本论文的主要内容如下： L 1．采用将草酸铁铵直接负载在氧化硅层柱磷酸锆的前驱体一胺丙基硅酯嵌 入的层状磷酸锆上的方法，成功制备了大比表面的负载氧化铁的氧化硅层柱磷 酸锆。与传统方法相比，新方法制备的样品具有较大的比表面和孔容，在氧化 铁的负载量不超过30％时，样品的比表面均大于lOO m2／g。负载氧化铁后样品 的层间距由氧化硅层柱磷酸锆的1．8nin增加到2_3／lm，说明氧化铁的引入对硅 柱的形成有影响。XRD和TPR实验的结果表明采用新方法有利于氧化铁在载 体表面的高度分散，分散阈值为O25gFe：03／gSi02一ZrP，远超过直接以氧化硅层 柱磷酸锆为载体浸渍草酸铁铵的传统方法得到的样品。TG实验表明在采用新方 法制备样品的焙烧过程中，铁组分的存在对层间有机物的脱除起到了催化作用。 在乙苯脱氢反应中，新方法制各的样品表现了较高的催化活性和良好的选择性。 2．成功制备了掺杂有三价金属氧化物(氧化铝、氧化铬、氧化铁)的氧化 硅层柱磷酸锆。与以往文献中报道过的混合金属氧化物柱撑的层状磷酸锆相比， 掺杂有金属氧化物的氧化硅层柱磷酸锆具有规整有序的层柱结构，样品在焙烧 m279之间。焙烧实验表明掺杂有 后仍然保持较大的比表面，比表面在105-242 金属氧化物的氧化硅层柱磷酸锆的热稳定性良好，其中掺杂有氧化铝和氧化铬 K，掺杂有氧化铁的样品可达 的氧化硅层柱磷酸锆样品的热稳定性可达到773 K。TG／DTG实验表明金属氧化物的引入对层间有机物的脱除起到了促 到673 进作用，金属氧化物的氧化性越强，层间有机物越容易在较低的温度下脱除。 三价金属的引入改善了氧化硅层柱磷酸锆的酸性质，使其对弱酸和中强酸催化 反应的活性显著增加。在相同金属含量的情况下，样品的酸量的次序依次为 SiO!一ZrPFe203-Si02一ZrPC。203一Si02一ZrP。 。———————————————————————————————』生璺翌璺——————————————————————————————～ Abstract withwell—definednanoscale ofmaterials The andconstructi