鋯摻雜對(duì)介孔二氧化鈦催化性能的優(yōu)化(編輯修改稿)
2024-07-24 16:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 m石英管，管外圍用納博熱程控爐進(jìn)行保溫。其中催化劑粒度為700～900 lxm，堆積體積5 mL，堆積長(zhǎng)度10 cm。分別測(cè)定200，250，300，350，400℃5個(gè)反應(yīng)溫度點(diǎn)的NO轉(zhuǎn)化率。其中NO轉(zhuǎn)化率(%)=【(NOi。一NO。ut)/NOi。】100%。 第3章 結(jié)果和討論圖2a為純鈦溶膠經(jīng)450℃焙燒制得的TiO2晶須。其TiO2晶須細(xì)長(zhǎng)且具有透明度。圖2b為鋯摻雜鈦溶膠經(jīng)600℃焙燒制得的鈦鋯復(fù)合氧化物。由圖可見，鈦鋯復(fù)合氧化物晶粒呈白色絮狀珊瑚，透明度明顯下降，呈現(xiàn)的絮狀大顆粒均由細(xì)小粉粒堆結(jié)而成，質(zhì)輕多孔。顯然，鋯摻雜直接影響TiO2的結(jié)晶形貌。由XRD物相分析(圖6)可知，鋯摻雜的鈦溶膠燒制除了形成銳鈦礦型TiO2以外，還有ZrTi04和TiO新相出現(xiàn)。而TiOZrTi04及TiO 3種物質(zhì)的結(jié)晶取向各不相同，從而導(dǎo)致它們的復(fù)合氧化物結(jié)晶形貌與純TiO2晶須有很大差異。圖3為分別是上述TiO2晶須和Ti．ZrO復(fù)合氧化物的表面SEM照片。由圖3a、3c可見，TiO2晶須表面呈峰巒狀，表面凹凸不平；由圖3b可見，Ti．ZrO復(fù)合氧化物表面較TiO2晶須表面疏松，大小顆粒交錯(cuò)分散、細(xì)顆粒底層較為平坦。圖4分別是圖3b中大顆粒A點(diǎn)和細(xì)顆粒底層B點(diǎn)的EDS能譜。由能譜分析可知，大顆粒晶粒和細(xì)顆粒底層的能譜圖相近，經(jīng)定量分析表明大顆粒和細(xì)顆粒底層化學(xué)組成相同，Ti、Zr(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%下同)含量相近(Ti：%；Zr：%)。由此可以推測(cè)，大顆粒和底層細(xì)顆粒是同種物質(zhì)，而不是某種單一組分在焙燒結(jié)晶過程中發(fā)生偏析形成單獨(dú)的大顆粒晶粒。圖5是純鈦溶膠分別在450，500，550℃3個(gè)溫度點(diǎn)經(jīng)焙燒制得的二氧化鈦晶須粉末的XRD圖譜?？梢钥闯?，在450和500℃時(shí)，TiO2的衍射峰明顯而且尖銳，當(dāng)2口為250時(shí)，出現(xiàn)高尖的峰，此峰為銳鈦礦(101)面，另有2個(gè)較高的峰在2p為380和480處，分別為銳鈦礦的(004)和(200)面。TiO2結(jié)晶完全，呈銳鈦礦晶型，隨溫度的升高，峰型寬化減弱，尖銳化增強(qiáng)。而在550℃時(shí)，銳鈦礦型TiO2已大部分向金紅石型轉(zhuǎn)變，2口為270、360和54。分別對(duì)應(yīng)金紅石的(110)、(101)、(211)面。圖6是鈦鋯復(fù)合溶膠分別在500，600，700，800℃4個(gè)溫度點(diǎn)經(jīng)焙燒制得的鈦鋯復(fù)合氧化物的XRD圖譜。可以看出，600，700，800℃晶型幾乎完全一致，除了出現(xiàn)銳鈦礦型TiO2的特征晶相衍射峰以外，還出現(xiàn)了明顯的特征衍射峰為20=。，以及20=。與未摻雜TiO2晶相衍射峰相比，在800℃時(shí)，無單獨(dú)的金紅石型TiO2晶相衍射峰出現(xiàn)，TiO2呈銳鈦礦晶型，且銳鈦礦特征峰型寬化減弱，尖銳化增強(qiáng)。可見，鋯摻雜起到了很好抑制銳鈦礦晶型轉(zhuǎn)變的作用。Ferreirarll】等認(rèn)為，該抑制作用是由離子半徑不同(Zr4+/Ti4+ nm/ nm)的Zr4+取代Ti4+導(dǎo)致相變應(yīng)變能的增加而引起，鋯摻入量越多，與之成正比的應(yīng)變能變化量則越大，抑制作用則更強(qiáng)烈。與純銳鈦礦衍射峰相比，鋯摻入后銳鈦礦相(101)衍射峰明顯向左偏移，這是由于Zr4+半徑較Ti4+大，鋯摻雜引起TiO2晶格畸變。另由圖譜分析可知，鈦鋯復(fù)合形成了部分ZrTiO。由于離子尺寸因素的影響，摻雜的Zf4+的半徑()與Ti4+的半徑( nm)滿足(，)/rl15%t12】，所以TiO2能與ZrO2形成連續(xù)型固溶體。除了形成ZrTi04外，還有部分TiO存在?？梢?，在高溫下，Ti4+部分被還原成Ti2+，從而產(chǎn)生了供電子的堿性位，同時(shí)說明鈦鋯復(fù)合氧化物中可能存在著氧空位缺陷。、孔分布及孔容的影響表l列出經(jīng)450℃燒成的TiO2晶須和600℃燒成的Ti．ZrO復(fù)合氧化物的品ET結(jié)果?？梢钥闯?，Ti—ZroO復(fù)合氧化物的島ET明顯大于TiO2。毛東烈”】等研究也得到了相同的結(jié)論。主要是因?yàn)殇啌诫s過后，Ti．ZrO復(fù)合氧化物體系存在多種晶型，由于各種晶型取向不同，導(dǎo)致晶粒細(xì)化、界面和孔結(jié)構(gòu)增多，從而引起比表面積增大。韓承輝等[14]研究認(rèn)為，由于TiO2和ZrO2之間發(fā)生強(qiáng)相互作用，抑制了晶化過程，也正是這種強(qiáng)相互作
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