蜂窩狀材料ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-09 03:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用弱 ， 當(dāng)其相應(yīng)鈦鹽水解時(shí)可得到金紅石 。 銳鈦制備實(shí)例：將 4kg硫酸鈦溶于 4L蒸餾水中 ， 過(guò)濾 ，然后在攪拌濾液的同時(shí) ， 加入 50％ NH4OH的溶液 ， 將pH值調(diào)到 7。 濾出沉淀 ， 清洗至不呈 SO42反應(yīng)為止 ，再將沉淀溶于 2kg草酸與 8L蒸餾水的溶液中 。 在室溫下 ，將上述溶液與 50％ 的氨水同時(shí)加入 4L蒸餾水中 ， 加入過(guò)程中使 pH值始終保持在 8。 攪拌 15min后過(guò)濾 ， 將沉淀重新溶于草酸溶液之中 ， 以前述同樣方式形成沉淀 ，洗凈后在 107℃ 干燥 ， 再于 540℃ 焙燒而得銳鈦 。 也有用四異丙基鈦水解而得的 。 板鈦的制備：在 100℃ 下水解有機(jī)鈦化合物可得到粉末板鈦結(jié)晶 。 若將它加熱到 600℃ 以上 ， 即轉(zhuǎn)變成了金紅石 。 二氧化鈦的催化作用 二氧化鈦的催化作用主要源于鈦的過(guò)渡金屬性質(zhì) ，即它的 d空軌道 。 由于 d軌道與 s軌道或 p軌道雜化形成的各軌道的方向性 ， 反應(yīng)物分子的鍵能減弱 ， 鍵變長(zhǎng) ， 從而被活化 ， 這就是鈦催化作用的本質(zhì) 。 鈦化合物催化作用的另一個(gè)重要性質(zhì)是在其表面上的立體結(jié)構(gòu)所造成的反應(yīng)的立體有規(guī)性 ， 這一性質(zhì)在 ZieglerNatta催化劑進(jìn)行的聚合反應(yīng)的立體等規(guī)聚合中表現(xiàn)十分明顯 。 此外 ， 在過(guò)渡金屬中 ， 鈦的電離勢(shì)較小 ， 其第一電離勢(shì)為 ；第二電離勢(shì)為 ；第三電離勢(shì)為。 這就意味著鈦化合物具有的催化作用可能比其他過(guò)渡金屬化合物的催化作用更傾向于離子性 。 ? 二氧化鈦是構(gòu)成固體酸催化劑的一種重要組分 ， 它的酸性比二氧化硅還弱 。 它可用作較緩和的異構(gòu)化反應(yīng) ，還可用作脫水和水合催化劑 。 在較高的溫度下 ， 可作為氧化或裂化催化劑 。 另外 ， 在各種合成反應(yīng)中 ， 二氧化鈦和其他化合物一起可用作合成催化劑 。 例如 ，乙烯氧化制造乙醛 ， 乙烯和氨制造乙腈 ， 由酸和氨制腈類(lèi)等 。 但這些場(chǎng)合幾乎沒(méi)有單獨(dú)使用二氧化鈦的情況 ， 總是和鋁 、 硅 、 銻 、 鐵 、 釩 、 鎢 、 鉬等的硫化物一起使用；而且在某些情況下 ， 有時(shí)甚至可以認(rèn)為它所發(fā)揮的催化特性不過(guò)是在單純地起載體的作用 。 以二氧化鈦為基體的硫磺回收催化劑 LS901G，其脫氧率達(dá) 66％ 72％ ， 而含氧化鋁的法國(guó)產(chǎn)CRS～ 31型硫磺回收催化劑 ， 脫氧率卻只有 45％ ～ 63％ 。 美國(guó) Grace公司脫除催化裂化 ， 汽油中硫組分的脫硫劑 GSR2型 ， 是以銳鈦礦型結(jié)構(gòu)的二氧化鈦為催化劑活性組分的一個(gè)例子 。 這種TiO2/A12O3， 催化劑已在北美 3套 FCC裝置上使用 ， 可使汽油中的硫降低 20％ ～ 30％ 。 ? 二氧化鈦的光催化特性 ? 二氧化鈦催化材料最突出的特征是它具有光敏導(dǎo)電性。它是一種 N型半導(dǎo)體。早期人們認(rèn)為在光的激發(fā)下二氧化鈦的活性中心產(chǎn)生極化，在所生成的正位上發(fā)生氧化反應(yīng)，而所生成的負(fù)位上發(fā)生還原反應(yīng)?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為二氧化鈦在光的激發(fā)下形成電子和空穴對(duì)，電子起還原作用，而空穴起氧化作用。在光的照射作用下， TiO2可以催化異丙苯的氧化或醇的氧化。另外， TiO2催化劑可催化分解甲酸及烷烴類(lèi)的氣相選擇性氧化反應(yīng)等。而這類(lèi)氧化反應(yīng)有利于這些烴類(lèi)的降解。此外，二氧化鈦還可分解破壞氰化物之類(lèi)的有毒物質(zhì)。 ? 二氧化鈦的光催化活性除了與其不同的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，還受諸多因素的支配。有人已合成出具有隧道結(jié)構(gòu)的且有希望對(duì)形狀較大的一些反應(yīng)物具有選擇性的二氧化鈦催化材料。作為含鈦離子的隧道化合物或?qū)訝罨衔?，有各種鈦酸、鈦酸金屬鹽如鈦酸鋇等都已被用來(lái)制作水分解及醇脫氫等過(guò)程的光催化劑。 ? 由于二氧化鈦不能用于可見(jiàn)光，因此需要對(duì)其進(jìn)行修飾。它通過(guò)負(fù)載貴金屬鉑、氧化鎳等明顯提高了它的光催化活性。也有人在分子篩、二氧化硅上固定二氧化鈦來(lái)制作光催化劑 ? 以二氧化鈦為催化劑的光催化反應(yīng)中，由于產(chǎn)生的氧化能力很強(qiáng)，可使環(huán)境中的有害物質(zhì)完全氧化成最終氧化狀態(tài)，從而達(dá)到無(wú)害化和保護(hù)環(huán)境的目的。同時(shí)，這樣的反應(yīng)往往是在固體表面上進(jìn)行的光反應(yīng)，所以在反應(yīng)過(guò)程中生成的一些對(duì)人體有害的中間物如氫氧自由基等只留在固體表面上，而不進(jìn)人體相，比較安全。因此，二氧化鈦在環(huán)保治理上的應(yīng)用前景非常好。在日本，TiO2材料已廣泛地被用來(lái)制作光催化劑以?xún)艋覂?nèi)空氣和水中污染物。由于二氧化鈦通常為高價(jià)氧化物，即使在高陽(yáng)極電位也不發(fā)生降解，因此它是一種很好的半導(dǎo)體光陽(yáng)極催化劑。它是水的光電解制氫的標(biāo)準(zhǔn)電極（催化劑）材料。二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N光解水制氫的催化體系，是研究的最為廣泛和最有前途的催化劑。在催化化學(xué)傳感器中也離不開(kāi) TiO2半導(dǎo)體。因此可以說(shuō)， TiO2是一種多用途的綠色環(huán)保催化材料。 ? 二氧化鈦催化劑載體 ? 1) 作為催化劑載體的特點(diǎn) ? 二氧化鈦可用作多種催化劑的載體。有些催化劑以二氧化鈦為載體能降低活性組分的含量，例如，以二氧化鈦為載體的國(guó)產(chǎn)脫砷劑，其鎳含量比氧化鋁載體催化劑的含量低 ％，但脫砷效果卻明顯優(yōu)于后者，從而大大節(jié)約了鎳資源。我國(guó)為貧鎳國(guó)，這點(diǎn)有很大的意義。以二氧化鈦為載體的有機(jī)廢氣燃燒催化劑明顯提高了 CO的氧化活性。 ? 通常復(fù)合型二氧化鈦載體制作的催化劑性能要優(yōu)于純二氧化鈦載體的催化劑。例如，國(guó)外減少電廠釋放的氮氧化物用高活性釩催化劑，原先用二氧化鈦為載體；后來(lái)對(duì)載體進(jìn)行了改進(jìn)，先把二氧化鈦分散在二氧化硅載體上制成復(fù)合載體，然后再把釩沉積到這種復(fù)合載體上。由于二氧化鈦／二氧化硅復(fù)合載體的孔結(jié)構(gòu)得以?xún)?yōu)化使這種催化劑的活性提高了 50％，同時(shí)也大大提高了此催化劑的抗硫中毒的性能。 ? 圖 21為 TiMg載體的抗水合性。從圖中可知，該載體在距離露點(diǎn)溫度約 20℃ 時(shí)的苛刻條件下水熱處理后，其物相譜圖基本保持不變，說(shuō)明此載體具有良好的抗水合性。因此在有些場(chǎng)合，就可以取代有 γA12O3的載體制作催化劑，并由此解決了因 γA12O3載體發(fā)生水合作用容易引起催化劑活性急劇下降的問(wèn)題。 ? 加氫脫硫催化劑 T205型完全用 TiO2替代了原先的 A12O3載體； JT4和 NCT2012型催化劑都用 TiO2/A12O3，復(fù)合氧化物為催化劑載體。工廠使用表明，在原料氣的烯烴含量 7％（體積），有機(jī)硫含量約為 500mg/m3，在 350～ 380℃ 的反應(yīng)溫度，加氫精制后生成氣的有機(jī)硫 ／ m3，烯烴全部被飽和。研究表明， Mo含量較低時(shí)生成四面體的鉬酸類(lèi)物質(zhì)，當(dāng)鉬量較高時(shí)才在表面形成八面體配位的聚氧鉬酸鹽類(lèi)。 四面體的鉬酸類(lèi)物質(zhì)是最活潑的加氫活性位的前驅(qū)物。于 A12O3，載體中添加 TiO2能使活性組分 Mo的用量減少而加氫活性卻更高，這是因?yàn)?Mo42與 TiO2的表面結(jié)合力很強(qiáng)，分布均勻，即使還原或硫化后，它們的結(jié)合物仍不發(fā)生降解和燒結(jié)。故含 Mo的TiO2A12O3。型催化劑，雖然 Mo含量低，但活性卻比以 A12O3，為載體的同類(lèi)產(chǎn)品高。二氧化鈦?zhàn)鳛檩d體時(shí)，常與活性組分金屬產(chǎn)生強(qiáng)的相互作用，從而提高催化劑的效率。例如， TiO2載 Pt、 Pd及 VIII族金屬后，均能發(fā)生載體與金屬的強(qiáng)的相互作用（ SupportMetal Strong Interaction， SMSl）。 ? 制作二氧化鈦載體時(shí)，常將市售的粉末二氧
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