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《南昌大学》 2006年
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负载型纳米ZrO_2/Al_2O_3复合载体及Ni基催化剂的研究

李凝  
【摘要】:ZrO_2是一种化学稳定性好、具有氧化还原性及酸碱性的催化剂载体,ZrO_2与活性组分能产生较强的相互作用,在催化氢化、F-T合成和氧化等反应有着广泛的应用。纳米ZrO_2具有高的比表面积和丰富的表面缺陷,但高温下纳米ZrO_2容易团聚导致表面积减小。本论文的指导思想是:从稳定纳米ZrO_2和提高ZrO_2的表面积着手,将纳米ZrO_2负载在大孔Al_2O_3基载体表面上合成负载型纳米ZrO_2/Al_2O_3复合载体,既可以发挥纳米ZrO_2的优点,减少纳米粒子的团聚,同时又可以利用Al_2O_3较高的表面积、较合理的孔径分布和较好的热稳定性等优点。将纳米ZrO_2的纳米效应和Al_2O_3的功能相结合的新型复合载体担载高含量、高分散的金属活性组分,有利于提高催化剂对CO_2重整CH_4反应活性和稳定性。为此,本文对负载型纳米ZrO_2/Al_2O_3复合载体的合成方法、结构特性、表面性能、热稳定性及Ni/ZrO_2/Al_2O_3催化剂的吸附性能、还原性能和反应活性等进行了系统的研究。 论文的研究主要内容:结合超临界干燥、微波和萃取-蒸馏等技术,在经过扩孔的氧化铝基载体上负载单层分布、尺寸可控的ZrO_2纳米粒子,制各了负载型纳米ZrO_2/Al_2O_3复合载体;对ZrO_2/Al_2O_3复合载体中纳米ZrO_2与基载体的相互作用、表面性能、酸碱性、晶相结构等进行了系统研究,同时对Ni/ZrO_2/Al_2O_3催化剂在CO_2重整CH_4反应中的活性和稳定性进行了探讨。 以硝酸铝为原料,用溶胶-凝胶法制备了具有较大孔径的Al_2O_3。用正交实验得出了制备较大孔径Al_2O_3的最佳实验条件:pH=10、表面活性剂的用量为3%、扩孔剂(聚乙二醇-20000)用量为8%,陈化温度为80℃、微波干燥。探讨了焙烧温度对Al_2O_3的表面积、孔径分布和晶相结构的影响。结果表明,900℃焙烧的Al_2O_3表面积为148.6m~2/g,大于20nm的孔占81%,Al_2O_3的晶相结构中γ-Al_2O_3占91.8%。 在制备大孔径Al_2O_3载体的基础上,采用浸渍-沉淀法制备了负载型纳米ZrO_2/Al_2O_3复合载体。XRD和FT-IR的结果表明,ZrO_2/Al_2O_3复合载体没有发现ZrO_2-Al_2O_3复合氧化物或固熔体,说明纳米ZrO_2仅负载在Al_2O_3的表面。ZrO_2/Al_2O_3复合载体具有较大的表面积(158.7m~2/g)和较合理的孔径分布(主要集中分布在20nm附近),而非负载型的纳米ZrO_2表面积小,孔径集中分布在2nm以下的微孔,ZrO_2的粒径为11.5nm。对浸渍方式、干燥方法对复合载体的表面性能、热稳定性、晶相结构的影响进行了研究,并运用XRD、TEM、DSC、FT-IR等进行了表征。微波干燥制备的
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O643.36

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