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基本信息

項目名稱：
鈰鋯釔氧化物固溶體的水熱法制備及性能表征
小類：
能源化工
簡介：
采用水熱法制備了Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95固溶體。采用XRD、分子熒光光度儀及透射電鏡對其進(jìn)行了表征。將其作為固體酸催化劑應(yīng)用于乙酸、正丁醇的酯化反應(yīng)，考察了酸醇比、反應(yīng)時間和催化劑重復(fù)使用等因素對乙酸轉(zhuǎn)化率的影響，確定了最優(yōu)反應(yīng)條件。
詳細(xì)介紹：
采用水熱法制備了Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95固溶體。采用XRD、分子熒光光度儀及透射電鏡對其進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95具有立方螢石結(jié)構(gòu)，形成了單相的納米級復(fù)合氧化物固溶體。將其作為固體酸催化劑應(yīng)用于乙酸、正丁醇的酯化反應(yīng)，考察了酸醇比、反應(yīng)時間和催化劑重復(fù)使用等因素對乙酸轉(zhuǎn)化率的影響，確定最優(yōu)反應(yīng)條件是：酸醇比1:1，反應(yīng)時間2.5h，乙酸轉(zhuǎn)化率為43.20%。作為一種固體酸，它具有較高的酸催化活性。催化劑易與反應(yīng)液分離。反復(fù)使用幾次后，其催化活性基本保持不變。

作品圖片

  • 鈰鋯釔氧化物固溶體的水熱法制備及性能表征
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作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

稀土資源是我國特有的寶貴資源。將寶貴資源變成具有應(yīng)用價值的功能材料可以提升資源的價值。本作品就是利用簡便的水熱法制備鈰鋯釔氧化物固溶體新材料，并對其進(jìn)行表征，為其應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處

本文采用水熱法制備鈰鋯釔氧化物固溶體新材料，克服了其他方法中反應(yīng)條件不易控制，產(chǎn)品顆粒不均勻性的缺點，具有簡便快捷，所制備的材料具有納米尺度等優(yōu)點。

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

所制備的鈰鋯釔氧化物固溶體新材料可作為一種綠色固體酸催化劑而代替腐蝕性強(qiáng)，對環(huán)境污染大的硫酸等液體酸催化劑使用。

學(xué)術(shù)論文摘要

采用水熱法制備了Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95固溶體。采用XRD、分子熒光光度儀及透射電鏡對其進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95具有立方螢石結(jié)構(gòu)，形成了單相的納米級復(fù)合氧化物固溶體。將其作為固體酸催化劑應(yīng)用于乙酸、正丁醇的酯化反應(yīng)，考察了酸醇比、反應(yīng)時間和催化劑重復(fù)使用等因素對乙酸轉(zhuǎn)化率的影響，確定最優(yōu)反應(yīng)條件是：酸醇比1:1，反應(yīng)時間2.5h，乙酸轉(zhuǎn)化率為43.20%。作為一種固體酸，它具有較高的酸催化活性。催化劑易與反應(yīng)液分離。反復(fù)使用幾次后，其催化活性基本保持不變。

獲獎情況

作品發(fā)表在中文核心期刊《稀有金屬》2011年第2期第308-311頁上

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

CeO2可以應(yīng)用于許多催化反應(yīng)中，如：流化床催化裂化、SOx的脫出、乙苯脫氫、三效催化反應(yīng)以及水氣變換反應(yīng)等等。但純CeO2存在熱穩(wěn)定性差和高溫易快速燒結(jié)的缺點，嚴(yán)重制約了它在以上領(lǐng)域的應(yīng)用，為了提高CeO2的性能，可通過在CeO2中摻雜金屬陽離子Zr4+、Al3+、Si4+形成固溶體。其中，摻雜Zr4+所形成的鈰鋯固溶體具有優(yōu)良的性能，不僅廣泛用于汽車三效催化劑中，而且可以作為固體酸催化劑。固體酸催化劑較液體酸催化劑有很多優(yōu)點，如易與產(chǎn)物分離、腐蝕性小等，是實現(xiàn)產(chǎn)品環(huán)境友好的一種新途徑。鈰鋯固溶體的制備方法主要有：沉淀法[9,10]、氧化物高能球磨法、表面活性劑模板法、水熱法、中低溫固-固反應(yīng)法、溶膠-凝膠法、溶液燃燒法、化學(xué)削銼法 (chemical filing) 以及絡(luò)合法等。本作品用水熱法合成Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95固溶體，反應(yīng)條件易于控制，產(chǎn)品顆粒細(xì)，均勻性好，無需高溫焙燒，但對生產(chǎn)設(shè)備要求較高。 XRD和TEM表明由水熱法制備得到的是納米級的鈰鋯釔復(fù)合氧化物，且是單相的立方螢石結(jié)構(gòu)，而沒有其它的相生成，即形成了納米級的三種金屬氧化物的固溶體。 作為酸催化劑，Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95固溶體在催化乙酸、正丁醇的酯化反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的催化性能，具有一定的穩(wěn)定性，是一種較有前途的固體酸催化劑。 綜上所述，本作品所制備的鈰鋯釔氧化物固溶體新材料制備工藝簡單，材料性能優(yōu)異，符合綠色化學(xué)對環(huán)境保護(hù)的要求，具有較強(qiáng)的先進(jìn)性。
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