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纳米二氧化锆在催化领域中的应用

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纳米二氧化锆在催化领域中的应用

二氧化锆由于其高强高韧性，在功能结构陶瓷领域得到了广泛应用，同时二氧化锆作为一种同时具有酸性、碱性、氧化性和还原性的金属氧化物，其特点和性质，使纳米二氧化锆在催化领域中具有十分重要的科研价值与应用前景。近年来，对它的研究甚多，有的研究结果已应用于工业实践，并取得了较好的效果。

1 纳米二氧化锆催化剂

zr02表面同时具有酸性和碱性，因此它也同时具有氧化性和还原性，既可作为催化剂，也可作为催化剂载体使用。

 1．1纳米二氧化锆单一催化剂

 纳米二氧化锆催化剂在一氧化碳加氢合成异丁烯、二氧化碳加氢生成甲醇等方面有重要应用。且纳米二氧化锆的制备方法对二氧化锆的物理性质和催化性能有较大的影响。

    催化剂的酸碱性表征结果表明，酸碱性对催化剂的催化性能升降舞台影响很大，催化剂上适宜的酸碱电热水瓶数量和酸碱比例是影响其催化cO加氢合成异丁烯性能的非常重要的因素。Liu X M等“将纳米ZrO2。催化剂应用于c02加氧生成甲醇的反应，实验结果表明，在c0。加氢的反应中，c02表现出很高的转化率，使用纳米Zr02。为催化剂制备得到甲醇，同时也表现出很高的选择性。Masaru Watanabe…研究了在超临界水中，以纳米二氧化锆（VK-R30，生产商：宣城晶瑞新材料有限公司）作催化剂对生物体中的葡萄糖和纤维素加氢的反应。在同样条件下，对比了只加碱金属，不加催化剂的实验。结果表明，用二氧化锆作催化剂的加氢产量增加了2倍。

2纳米二氧化锆复合催化剂

采用不同方法制备的不同的纳米二氧化锆复合催化剂在结构、物化性质、催化活性及反应选择性上有较大的差异。

高志华等同利用完全液相法制备了CuO／ZrO2：浆状催化剂，并考察了cuo／zr02催化剂上cO加氢反应的性能。结果表明，此方法制备的CuO／Zr02浆状催化剂具有与传统方法制备的固体催化剂相似的相结构；将树脂和各种助剂(表面活性剂、发泡剂、固化剂)充分地混合均匀后利用共沸蒸馏法进行表面处理后，CuO／ZrO2。催化剂分散均匀且易于还原。CuO／ZrO2：浆状催化剂用于co加氢反应时，不需另外添加甲醇脱水剂就可以直接合成二甲醚，在473K时CuO／Zr02对二甲醚的选择性达到92．1％，并且在15d的反应中催化剂呈现出良好的稳定性。

王心晨等采用溶胶一凝胶技术制各了系列Ti02-Zr02复合催化剂，考察了制备方法、ZrO2：添加量及焙烧温度等对反应活性的影响。结果表明，以锆的无机盐为前驱体采用混胶法制备的Ti02-ZrO2。复合催化剂的光催化活性佳。同时兼有制备成本低、无自身环境污染等优点。在Ti02光催化剂中添加适量ZrO2。粒子可以改善催化剂的抗烧结、抗失活性能以及光催化性能。添加量为12％(wt)。然而，ZrO2。粒子的引入不利于乙烯深度光催化氧化。

2.1 纳米二氧化锆作为催化剂助剂

由于ZrO2：具有较好的机械强度，作为催化剂结构助剂，在自动催化、催化氧化、FT反应的催化、聚合氧化反应催化及强酸催化荆方面均受到了特别的关注。

防腐热电阻常杰等采用x射线衍射和x射线吸收精细结构表征手段对Zr02改性前后的Co／SiO：催化剂在费一托合成过程中因结构变化而失活进行了研究，结果表明，在相同条件下，经zr02改性的Co／SiO：催化剂的失活可以得到控制，催化剂稳定性显著提高。

3 纳米二氧化锆作为催化剂载体

二氧化锆是p型半导体，易于产生氧空穴，作为催化剂的载体可与活性组分产生较强的相互作用，在化学性质上比经典载体y—A120。、硅胶更为惰性。

3．1 Zr02负载铁催化剂

纳米二氧化锆（VK-R30，生产商：宣城晶瑞新材料有限公司）负载氧化铁催化剂在F-T合成反应中对低碳烯烃有很高的选择性。陈开东等[111用浸渍法制得了一系列不同铁负载量的Fe／ZrO22。催化剂，进行了一氧化碳加氧反应制取低碳烯烃试验。研究结果表明，铁负载量的大小对于催化剂的反应催化性能有很大影响。铁负载量适当时，Fe203／ZrO2催化剂因铁锆间适当的强相调节蝶阀互作用，使得催化剂在保持较高催化活性的同时，能高选择性地生成低碳烯烃.。

3．2 ZrO2，负载铜催化剂

ZrO2：负载铜的催化剂在co／H。、CO／H。合成甲醇、NO，的分解、醇胺脱氢合成氨基酸、cO的氧化及丙烯的氧化等方面具有良好的催化性能。它与其它载体(ZnO、A1 20。、SiO2和TiOz)相比显示出独特的优势。

催化剂的活性随氧化铜的负载量的增加而增加，大比表面积的ZrO2。载体更容易制各高活性的催化剂。添加适量的Fe助剂，有助于提高Cu／ZrO2。催化剂对甲醇水蒸气重整制氢的反应活性和氢气的选择性，但随Fe助剂加入量的增加，将使催化剂对甲醇的裂解活性降低，却可提高氢气的选择性，降低产物中co的含量。

4 二氧化锆的发展方向

纳米二氧化锆以其优良的物化特性，在催化领域获得了广泛的应用，具有好的应用前景。宣城晶瑞新材料有限公司是国内较早大规模产业化生产纳米二氧化锆的厂家，目前已经能稳定提供大比表纳米二氧化锆系列产品，原生粒径可控制在nm范围，比表面积可提供m2/g系列产品。我司不断的发展和完善纳米二氧化锆的制备方法，进而获得粒径均一、大小稳定、分散性良好的产物；同时也向高纯度、高产率、低成本的方向发展；改进生产工艺为获得更大的比表面积，以此提供更多的酸中心和碱中心，欢迎广大新老顾客咨询！

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