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納米二氧化鋯在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用

二氧化鋯由于其高強高韌性，在功能結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，同時二氧化鋯是具有酸性、堿性、氧化性和還原性的金屬氧化物，使納米二氧化鋯在催化領(lǐng)域中具有十分重要的科研價值與應(yīng)用前景。近年來，對它的研究甚多，有的研究結(jié)果已應(yīng)用于工業(yè)實踐，并取得了較好的效果。

1 納米二氧化鋯催化劑

Zr02表面同時具有酸性和堿性，它也同時具有氧化性和還原性，既可作為催化劑，也可作為催化劑載體使用。

 1．納米二氧化鋯單一催化劑

 納米二氧化鋯催化劑在一氧化碳加氫合成異丁烯、二氧化碳加氫生成甲醇等方面有重要應(yīng)用。且納米二氧化鋯的制備方法對二氧化鋯的物理性質(zhì)和催化性能有較大的影響。

    催化劑的酸堿性表征結(jié)果表明，酸堿性對催化劑的催化性能影響很大，催化劑上適宜的酸堿數(shù)量和酸堿比例是影響其催化CO加氫合成異丁烯性能的非常重要的因素。Liu X M等“將納米ZrO2。催化劑應(yīng)用于C02加氧生成甲醇的反應(yīng)，實驗結(jié)果表明，在C02加氫的反應(yīng)中，C02表現(xiàn)出很高的轉(zhuǎn)化率，使用納米Zr02。為催化劑制備得到甲醇，同時也表現(xiàn)出很高的選擇性。Masaru Watanabe…研究了在超臨界水中，以納米二氧化鋯作催化劑對生物體中的葡萄糖和纖維素加氫的反應(yīng)。在同樣條件下，對比了只加堿金屬，不加催化劑的實驗。結(jié)果表明，用二氧化鋯作催化劑的加氫產(chǎn)量增加了2倍。

2納米二氧化鋯復(fù)合催化劑

采用不同方法制備的不同的納米二氧化鋯復(fù)合催化劑在結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)、催化活性及反應(yīng)選擇性上有較大的差異。

高志華等同利用完全液相法制備了CuO／ZrO2：漿狀催化劑，并考察了CuO／Zr02催化劑上CO加氫反應(yīng)的性能。結(jié)果表明，此方法制備的CuO／Zr02漿狀催化劑具有與傳統(tǒng)方法制備的固體催化劑相似的相結(jié)構(gòu)；利用共沸蒸餾法進行表面處理后，CuO／ZrO2催化劑分散均勻且易于還原。CuO／ZrO2漿狀催化劑用于CO加氫反應(yīng)時，不需另外添加甲醇脫水劑就可以直接合成二甲醚，在473K時CuO／Zr02對二甲醚的選擇性達到92.1％，并且在15d的反應(yīng)中催化劑呈現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

王心晨等采用溶膠一凝膠技術(shù)制各了系列Ti02-Zr02復(fù)合催化劑，考察了制備方法、ZrO2添加量及焙燒溫度等對反應(yīng)活性的影響。結(jié)果表明，以鋯的無機鹽為前驅(qū)體采用混膠法制備的Ti02-ZrO2。復(fù)合催化劑的光催化活性好。同時兼有制備成本低、無自身環(huán)境污染等優(yōu)點。在Ti02光催化劑中添加適量ZrO2粒子可以改善催化劑的抗燒結(jié)、抗失活性能以及光催化性能，ZrO2添加量為12％(wt)。

2.1 納米二氧化鋯作為催化劑助劑

由于ZrO2具有較好的機械強度，作為催化劑結(jié)構(gòu)助劑，在自動催化、催化氧化、FT反應(yīng)的催化、聚合氧化反應(yīng)催化及強酸催化方面均受到了特別的關(guān)注。

常杰等采用x射線衍射和x射線吸收精細結(jié)構(gòu)表征手段對Zr02改性前后的Co／SiO2催化劑在費一托合成過程中因結(jié)構(gòu)變化而失活進行了研究，結(jié)果表明，在相同條件下，經(jīng)Zr02改性的Co／SiO2催化劑的失活可以得到明顯抑制，催化劑穩(wěn)定性提高。

3 納米二氧化鋯作為催化劑載體

二氧化鋯是p型半導(dǎo)體，易于產(chǎn)生氧空穴，作為催化劑的載體可與活性組分產(chǎn)生較強的相互作用，在化學(xué)性質(zhì)上比載體y—A1203、硅膠更為惰性。

3．1  Zr02負載鐵催化劑

納米二氧化鋯負載氧化鐵催化劑在F-T合成反應(yīng)中對低碳烯烴有很高的選擇性。陳開東等用浸漬法制得了一系列不同鐵負載量的Fe／ZrO2催化劑，進行了一氧化碳加氧反應(yīng)制取低碳烯烴試驗。研究結(jié)果表明，鐵負載量的大小對于催化劑的反應(yīng)催化性能有很大影響。鐵負載量適當(dāng)時，Fe203／ZrO2催化劑因鐵鋯間適當(dāng)?shù)膹娤嗷プ饔?，使得催化劑在保持較高催化活性的同時，能高選擇性地生成低碳烯烴.。

3．2  ZrO2負載銅催化劑

ZrO2負載銅的催化劑在co／H。、CO／H。合成甲醇、NO，的分解、醇胺脫氫合成氨基酸、CO的氧化及丙烯的氧化等方面具有良好的催化性能。它與其它載體(ZnO、A1203、SiO2和TiOz)相比顯示出優(yōu)勢。

催化劑的活性隨氧化銅的負載量的增加而增加，大比表面積的ZrO2載體更容易制各高活性的催化劑。添加適量的Fe助劑，有助于提高Cu／ZrO2催化劑對甲醇水蒸氣重整制氫的反應(yīng)活性和氫氣的選擇性，但隨Fe助劑加入量的增加，將使催化劑對甲醇的裂解活性降低，卻可提高氫氣的選擇性，降低產(chǎn)物中CO的含量。

4 二氧化鋯的發(fā)展方向

納米二氧化鋯以其優(yōu)良的物化特性，在催化領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，具有好的應(yīng)用前景。宣城晶瑞新材料有限公司是生產(chǎn)納米二氧化鋯的廠家，可提供大比表納米二氧化鋯系列產(chǎn)品，粒徑在20-100nm范圍，比表面積可提供10-100m2/g系列產(chǎn)品。我司不斷的發(fā)展和完善納米二氧化鋯的制備方法，進而獲得粒徑均一、分散性良好的產(chǎn)物。