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高热稳定性介孔ZrO2的制备及其结构稳定性研究

上传者:林立新
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上传时间:2015-05-07
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高热稳定性介孔ZrO2的制备及其结构稳定性研究

第25卷第5期精细化工V01.25.No.52008年5月nNECHEMICAl5Mav2OO8;}””撼

≤功能材料’

高热稳定性介孔Zr02的制备及其结构稳定性研究

刘水刚1,一,马琚1”,李军平1,赵宁1,魏伟h,孙予罕1

(1.中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,山西太原03000l;2.中国科学院研究生院,北京100039)

摘要:该文阐述了一种催化剂(载体)的制备方法,即在非水溶剂中,通过溶胶一凝胶技术将烷氧基锆和非离子

型模板剂自组装,合成出具有蠕虫状结构的介孔氧化锆。发现对凝胶适当后处理,可大大提高介孔氧化锆的热

稳定性。通过xRD、rrEM、等温氮吸附技术表征,表明该法合成的介孔氧化锆在600—700℃仍能很好地保持介

孔结构和形貌。考察了不同后处理方式对改善介孔氧化锆热稳定性的效果,发现随着处理溶液pH升高,产物

的热稳定性提高,其中,Na0H等强碱性溶液,可以使介孔氧化锆的热稳定性提高至700cC。

关键词:热稳定性;介孔Zm:;后处理;功能材料

中图分类号:7肼26.8文献标识码:A文章编号:1003—5214(2008)05一0421一04

SynthesisofMesoporousZircoIliawithUltraHighThermalStabilityand

InVest逛ationofItsThermalStability

,UUShui.gan91”,MAJunl一,LIJun—pin91,ZHAONin91,WEIWeil.,SUNYu.hanl

(1.&me研k60埘。可旷co击co蝴幻n,胁mm矿c00fck,,凼打y,醌i,地靶A∞如啊矿sc话加酷,仡枷m乃03000l,

鼽Ⅱ戳i,吼i∞;2.Grod∞抛&.Iloof矿如c^i,娜eAc口如啊旷&如n唧,&彬ng100039,mim)

AbstI钮ct:Themesoporouszilleoniawithultrahighthe咖alstabiIitywassynthesizedviaacontrollable

andfacilesol—gel印proach.Itisfoundthatthealkalinesolutionpost—tI_eatmentexertedacritical

innuenceonimprovingthethemalstabilityofthepmduct.Evenaftercalcinationat700℃for4h,the

,wo瑚一likemesoporesystemwasfaidypreseⅣedintheNaOHsolutiontreatedpmduct.7rheefkctof

dif.ferentpost—treatmentonthethermalstabiIityofmesopomusZ“)2wasalsoinVestigated.

Keywords:the肋alstability;mesopomusZr02;post—treatment;funcationalmaterials

氧化锆作为一种催化剂、催化剂载体、陶瓷和电自1992年Mobil公司的科学家首次合成M41s六极等材料已引起人们广泛关注[1。]。作为功能材方相介孑L氧化硅材料后[6’7],激发了人们对合成包括料,它广泛应用于光、电、磁、热等各个领域。由于氧z幻:在内的介孔过渡金属氧化物的广泛兴趣。但是,化锆表面兼具酸碱性,用于催化剂或催化剂载体时,与介孔硅基材料相比,介孔Z而:的热稳定性远不及前表现出独特的活性和选择性。尤其近年来对固体超者。主要原因是介孔Z向,在高温下容易发生晶粒长强酸SO。2一/z向。的研究,进一步拓展了氧化锆在催大甚至晶型转变,导致孔壁坍塌哺“引。因此,合成具有化领域的应用前景H'5],使其成为一类重要的催化高热稳定性的介孔z由,成为近年来的一个研究热点材料。然而,氧化锆通常比表面积较低,难以满足某和难点【l卜“J。有文献报道,氨水处理能够显著提高介些情况下对大比表面催化材料的要求。因此,合成孔Ti02和Z幻2的热稳定性¨^m1。

具有一定孔道结构的高比表面积氧化锆具有重要研本研究组采用碱性更强的溶液对制备的zr究意义和应用价值。(OH)。凝胶进行后处理,发现制备的介孔Zm:稳

收稿日期:2007—10一09;定用日期:2008—01—01

,作者简介:刘水刚,(1974一),男,湖南衡东人,博士研究生。师从孙予罕研究员和魏伟研究员,主要从事碳一化学与多相催化研究,电话:035l一4049612,E—mail:liushuiga“g@sxicc.ac.cn。

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精细化工FINECHEMICALS第25卷

定性进一步提高,对不同pH溶液后处理对介孑L味着随处理溶液碱性的增强,介孔z雨:在高温下介zm:热稳定性的影响进行了考察。孑L形貌保持得越好,即热稳定性增强。另一方面,不1实验部分经过任何后处理的样品在600℃时介孔特征完全消

失,小角XRD衍射峰在400℃以上就不复存在。

1.1介孔Zro:的制备进一步考察700℃时3组经不同后处理的样品

所用试剂均为市售AR。首先将聚氧乙烯型嵌的xRD谱发现,只有经过NaOH水溶液处理的样品段共聚物P123(A1ddch)溶于无水乙醇(AR),室温在小角xRD上能观察到衍射峰,其余样品的小角衍搅拌30min,得溶液A。另称取一定量无水乙醇,加射峰都已经消失。表明与其他后处理方法相比,入乙酰丙酮和丙醇锆,记为溶液B,将溶液A、B混Na0H水溶液处理对介孔z雨,热稳定性的增强作合搅拌30min,加入微量去离子水,继续搅拌3h,将用最显著。

混合胶状物于40一80qc恒温24h,然后将凝胶捣经NaOH水溶液处理的样品在不同温度焙烧后碎,在聚四氟乙烯内衬的容器中分别用去离子水、的广角XRD谱图见图2。

0.5mol?L一的氨水、O.5mol?L-1的NaOH水溶液

回流处理24h,过滤,洗涤,干燥后,将粉末置于空气

中600℃焙烧,得介孔氧化锆,分别记为W.zm,喝、

A-zro:嗡、s?zm:喘,还有一部分凝胶不经过任何后

处理,干燥后直接焙烧,记为N—z内:喝。其中戈代表

样品焙烧温度。

1.2介孔Zr02的表征

样品结构在R唔akuDmax—rA型x射线衍射仪20304050607080上鉴定。辐射源为cuKd,管电压30kV,管电流252眺。)一

mA,扫描速度3。?min-。;AsAP2000型自动物理吸图2经Na0H处理的z由:在不同温度下的xRD谱附仪上进行低温N2吸附脱附;PhilipsEM400T透

射电镜观察样品的微观结构。Fig.2wide-angleXRDpanerns“Na0HtreatedZr02

calcinedatdifkrenttempemtures

2结果与讨论可以看出,700℃以下焙烧的介孔zm:,产物呈2.1XRD现唯一的四方相晶型,至800℃出现少量的单斜相。

小角XRD谱图见图1。根据Scherer公式可以计算晶粒在(“1)晶面方向

的大小,见表l。

表l经NaOH溶液处理的介孔z巾2不同温度下的晶粒尺寸

Table1CrystalsizeofNa0HtreatedZr02calcinedatdi罚ferent

tempemtures

图1不同后处理方式制备的z田:的小角xRD谱在700℃以下,晶粒尺寸依然保持在10nm以Fig.1Small—aJldexRDpan唧s《zr02under90ingdifferent

tl、eann朗ts下,这也能与xRD小角衍射峰对应的d值较好关联。

但当焙烧温度升至800℃时,晶粒迅速长大,介孔相

经不同后处理的3组样品在600℃焙烧后,小破坏,因此在xRD小角区域的衍射峰也随之消失。角衍射中在1。附近都有明显的衍射峰,证明具有介2.2N2吸附

孔特征。并且,经NaOH水溶液处理的样品的衍射不同方法处理后的样品的N:吸附脱附等温线峰最强,氨水处理的样品衍射峰强度次之,去离子水见图3。可以看出,用水、氨水或Na0H水溶液处理处理的样品的衍射峰强度最弱,且峰形较宽。这意的样品经600℃焙烧后依然呈典型的Ⅳ型吸附脱附

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第5期

刘水刚,等:高热稳定性介孔zm:的制备及其结构稳定性研究

.423.

曲线,并在P/R=O.4~0.6发生突跃,表明介孔结构的存在。而未经后处理的样品在焙烧后的吸附曲线截然不同,随着模板剂的脱除,介孑L随之消失,表职不经过后处理的Z幻:热稳定性很差。

9飞芝

暑善

图4氨水处理经600℃焙烧后(a)和Na0H水溶液处理经

700℃焙烧后(b)的介孔Z抑:的高分辨电镜图像Fig.4

High—resolution

TEMimagesof锄monia(a)粕d

Na0H

water

solution(b)仃eatedz向2calcined

at

600℃

结论

图3不同后处理方式制备的介孔z由:的N:吸附脱附曲线

Fig.3

N2

adsorption/desorption

curves

of

Zr02undergoing

本文阐述了一种高热稳定性介孔z抑:的合成

diff÷T℃nttreatments

方法,并考察了不同后处理方式对介孔z向:热稳定性的影响。发现后处理溶液的pH越高,对产物的进一步对比几组样品的BET比表面积发现,经热稳定性改善效果越显著。强碱(如Na0H)溶液可过后处理的样品的比表面积和孔容显著增大(见表以使介孔稳定性提高至700℃,这无疑为合成高热2),并有明显的规律:即随着后处理溶液的碱性增稳定性的介孔过渡金属氧化物提供了可行途径。强,比表面积逐步增大。NaoH等强碱性溶液对介孔Z内:比表面积的提高以及对介孔结构的稳定化参考文献:

效果最为显著,这与前面xRD的结果吻合。

[1]

PacheooG,FripiatJj.Physicalchemistryof

thethenTIal

仃舳sfonnation0f

mesop哪us

and

micropomus

zirconia[J].Jf,hys

表2不同后处理方式制备的介孔z幻:的结构参数

Chem

B,2000,104(50):11906一11911.

Table2

StmcturalpropertiesofZ幻2underdifferenttreatment

[2]

Ha出ld

A,Gratzel

M.LigIlt一抽ducedredoxIeactionsiII

nanocry妇llinesystem[J].chemRev,1995,95(1):49—68.

[3]

R晒flivasan,BHDavisInnuence0f

zir00nium

sah

p瑚u璐蜩锄me

crysIalstmI醴ures0f

zir00Ilia[J].catalL眦,1992,14(2):165一170.

[4]J

waIlg,cYMou.Alumilla—pmmotedn地sop0∞us鼬lfated

zirconia:a

cably8lfbr几_butane

i卿豳tj鲫[J].APp】catal

A,

2005,286(1):128一136.

BM

2.3’11EM

[5]

Reddy,YYa啪d,TK0bay鹪hi,e£行f.surfacechamcterizati明

蛐dcatalyticactivity

ofsu如te一,molybdate?卸dtung咖te—pmmoted

图4是经氨水和Na0H水溶液处理后的样品在A1203?加2

solidacid

catalysts[J].J

MolCatal

A,2005,227(1—

600—700℃焙烧后的高分辨电镜图,反应了介孔2):81—89.zm:的典型微观形貌。可以看出,由尺寸基本均一[6]

CT

Km萨,MEL∞nowicz,wJRoIh,以以Ordenedmeso咿Ⅶs

的z内:纳米颗粒三维堆积,相互联结,形成了类似mojecular

siev髂

synthesized

by

liquid—crystaltemplate

MSU介孔硅的蠕虫状结构。

mechaIli6m[J].Nature,1992,359(6397):710一712.

[7]JsBeck。Jc

Vartuli’wJR0th,d以A

Ilewfamily

0fme80pomus

啪olecul盯sievespreparedw“hliquidcrystaltemplates[J].J

Am

Chem

soc,1992,114(27)?:10834一10839.

[8]

schuth,N伽一sjliceou8mesostnIcturedandme∞porous啪terials

[J].ChemMater,200l,13(10):3184—3190.

[9]

GJAAsoIe卜nIia,ELCriepaldi,DGmsso,村以B10ck

copolyme卜templatedme80po‘ou8

oxides[J].curropincouoid

In.

sci,2003,8(1):109—113.[10]

M舯al【,N

coolnbs,G

0zin.Me∞pofousnickeI一”tria.

zirconiafuelcdl

materials[J].ChemMater,2()0l,13(10):3564

—3569.

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(下转第427页)

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第5期陈野,等:并流沉淀法合成氧化镍及其电容性能?427?

参考文献:

[1]张莉,邹积岩,薛洪发.大功率超级电容器的研究[J].电子

元件与材料,2002,21(7):11一12.

[2]张琦,郑明森,朱亚薇,等.超级电容器电极材料纳米a-

摹j磊uMn02的制备及性能[J].电池,2005,35(6):437—439.

[3]程杰,李晓忠,曹高萍,等.活性炭一烧结复合镍钴超级电容

器[J].电池,2005,35(3):166—168。

一u[4]NamKyung—w锄,KimKw觚g—Bum.AstudyoftheNi0,electrode

Viaelectrochemicalrouteforsuperc印actor印pIicati加s如dtheir

chargestorgemech∞ism[J].JElectrechemsociety,2002,149

Cycletimes(3):A346一A354.

[5]胡辉,高艳阳.低热固相法制备纳米氧化镍[J].应用化工.

图5NiO放电电容及充放电效率随循环次数的变化2003。32(5):30.

Fig.5Relationshipsofdischargec印acitanceandcoulombic[6]景茂祥,沈湘黔,沈裕军.柠檬酸盐凝胶法制备纳米氧化镍的

emciencywithnuIIlberofcycles研究[J],无机材料学报,2004,19(2):289.

[7]赵胜利,文九巴,张玉兰,等.氧化镍薄膜的制备及电化学性质

可以看出,放电比容量随着循环次数的增加而[J].化学通报,2006,69(1):62.逐渐减小,充放电效率则随着循环次数的增加而增[8]wa“gxF,Ru粕D,“a“gL.Pseudocapac“ivebehavior0fnickel大,循环20次后,放电电容和充放电效率均趋于稳0】【ide/caIbonn锄otubescompositepreparedbycath(一icdep‘)sition定。研究表明,电极的初次放电电容为318.6F?[J].chine∞Joumal0fchemicalPhysics,2005,18(3):42l一

427.

g~,充放电效率为72.5%;循环100次后,放电电容【9]闪星,张密林.纳米氧化镍在超大容量电容器中的应用【J].为292.5F?g~,达到初次放电电容的91.8%,充功能材料与器件学报,2002,8(1):3.放电效率提高到97.5%。这说明制备的NiO具有[10]李国军,黄校先,郭景坤,等.醇一水法制备纳米晶Ni0粉体良好的循环寿命性能。[J].功能材料,2002,33(4):398.

[11]李健,向兰,金涌.水热改性法制备分散性纳米氧化镍

3结论[J].稀有金属材料与工程,2004,33(4):425.

[12]刘长久,叶乃清,刁汉明.纳米氧化镍氢氧化镍复合电极材料

通过并流沉淀法制备的样品为立方相的NiO。以的制备及其电化学性能[J].应用化学,200l,18(4):335.所制样品为电极材料对其电化学性能进行研究表明,[13]王玉棉,王胜,侯新刚,等.并流沉淀法制备纳米氧化锌样品的循环伏安曲线矩形特征较好,对电极进行不同[J].有机金属,2003(6):43—46.电流下的充放电测试,由于不同的电流影响电解液中[14]uuKuo—Chu蛐,Ander啪AMarc.PoIousnickel伽dde/nickel

filmsf打electrochemical

离子运动速率及其在电极表面沉积的时间,导致活性capac硒r8[J].JElectrochemS0cie哆,

1996.143(1):124一130.

物质的利用率不同,从而产生电流越小放电比容量越[15]sriniv鹊孤V.weiduerwJohn.Studi∞onthecapacitance0f,大的结果。在10rnA?cm以恒流充放电条件下,放电nickeloxide6lms:ef‰tofheatingtemperatureandelectfol”e比容量可达352.7F?g~。于12rnA?cm“恒流条件c∞cen昀tion[J].JElecnDchemSoc,2000,147(3):880一885.下对电极进行充放循环100次,放电比容量最终稳定[16]邓梅根,张治安,胡永达,等.超级电容器碳纳米管与二氧化在292.5F?g~,充放电效率达到97.5%。锰复合电极材料的研究[J].硅酸盐学报,2004,32(4):411—

4】5.

(上接第423页)

[11]MM锄ak,Ncoombs,GA0zin.Me∞poIousyttria.ziI℃oIliaand(16):20lO一2014.

metal.vttria一五Iconiasolid∞lutionsforfuelcells[J].AdvMater。川Dzhao,QHuo,JFeIlg。盯以Nonionictriblock卸dstardiblock2000.12:198—203.copolymermdoligomeIicsurfktantsynt}lesesofhig}llyordered,[12]ELcrepaldi,GJAAsoler-Illia,AB叫cha豫,矗以.Contmlledhy出mhe珊ally舶le,me舯pomussilicastmctufes[J].JAm

fo砷ationofhighlyoIderedcubic卸dhexagonalmesopomusChemS0c.1998,120(24):6024—6071.nanocIystallineyttria/zirconia柚dceria/ziIconiaminfil脚例KC晒8iers。TLins8en,VM8ynen,d越.Anew8£魁te舒toward8ex}libitinghig}ltIle邢aIstabjlity[J].An学州ch伽IntEd,2003,ultmgtable【∞eoporoustitarIiawithn锄∞izedanatasewall[J].3:42—45.CheⅡlCommun.2003:1178一1179.[13]Hchen,JGu,Jshi,口越.Acompositesu以ctarItroIIteforthe吲

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Ybu.JChen。YSun.Prepamtion0ftailoredporeBize

s”th船is0ftlle呻allystable锄dhiemrchicallypoD叭szirconiame80p删us五rconiawitheIlllancedthemlalstabil时viacontr0Uedwitha啪0crys“lizedframework[J].AdvM4ter,2005。17∞l—gelprocess[J].studsurfScicatal,2005,156:249—256. 

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