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《上海交通大学》 2010年
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水热法合成卤素掺杂钛酸盐纳米纤维及其催化性能研究

章彦卿  
【摘要】: 一维纳米材料即纳米纤维既具有纳米材料性质,又易于与反应产物分离,作为催化剂和载体在催化反应中有其独特的优势。本论文采用Degussa P-25二氧化钛粉末作为前驱体,采用水热法合成了具有离子交换性能的钛酸盐纳米纤维,并探索将该材料改性为一类新型固体碱催化剂。在筛选钛酸盐纳米纤维合成条件的基础上,首先研究了对其孔结构和形貌的控制方法。SEM和TEM观测表明,在70 ~ 130oC下,TiO2在10~15M的NaOH溶液中,经过24 h左右水热反应,能得到外径40nm左右,内径2~3nm的钛酸盐纳米中空纤维。实验发现通过添加适当有机物,原本空心的纳米纤维会变成实心;而调节水热反应温度,可成功控制纤维的直径和长度,从而成倍改变产物的BET比表面积。其次,用卤素掺杂和阳离子交换两种方式对钛酸盐纳米纤维改性,并其碱催化性能用醇合反应或酯交换反应进行了评价。在醇合反应中考察了掺杂组分、掺杂量、焙烧温度、醇合反应温度的影响,进行了稳定性试验,分析了催化剂失活的原因,并考察了再生方法。实验发现,NaF掺杂的钛酸钠纳米纤维在400度下焙烧后具有最佳活性,失活主要是由于表面积碳,在空气中400度焙烧可恢复部分活性。对活性最高的催化剂用CO2进行TPD检测,证实其表面碱以中强类型为主,碱含量超过CaO。酯交换反应证实,交换不同阳离子后,催化剂的活性可明显增强,其中Ca:Zn按1:4配比交换的催化剂活性最佳。上述研究为该材料在催化领域的应用做了开拓性工作。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

【引证文献】
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