CN107032397A - 一种高比表面高纯四方相纳米氧化锆及其制备方法与在催化合成气催化转化中的应用 - Google Patents

一种高比表面高纯四方相纳米氧化锆及其制备方法与在催化合成气催化转化中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107032397A
CN107032397A CN201610946766.8A CN201610946766A CN107032397A CN 107032397 A CN107032397 A CN 107032397A CN 201610946766 A CN201610946766 A CN 201610946766A CN 107032397 A CN107032397 A CN 107032397A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zirconium
oleic acid
preparation
zirconium oxide
cubic phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610946766.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107032397B (zh
Inventor
张成华
杨成
杨勇
李永旺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongke Synthetic Oil Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhongke Synthetic Oil Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongke Synthetic Oil Technology Co Ltd filed Critical Zhongke Synthetic Oil Technology Co Ltd
Priority to CN201610946766.8A priority Critical patent/CN107032397B/zh
Publication of CN107032397A publication Critical patent/CN107032397A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107032397B publication Critical patent/CN107032397B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G25/00—Compounds of zirconium
    • C01G25/02—Oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/066—Zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C10G2/33—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts characterised by the catalyst used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/01—Crystal-structural characteristics depicted by a TEM-image
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高比表面高纯四方相纳米氧化锆及其制备方法与在催化合成气催化转化中的应用。本发明四方相纳米氧化锆的制备方法包括如下步骤：(1)配制水溶性锆盐或其水合物的水溶液，得到锆盐水溶液；(2)将锆盐水溶液与有机溶剂混合得到混合液；(3)向混合液中加入油酸钠，并加热至回流；(4)将步骤(3)得到的体系静置分层，取上层清液，经干燥后得到油酸氧锆或油酸锆；(5)在氧气气氛中，所述油酸氧锆或油酸锆经焙烧即得。本发明所用溶剂沸点低，价格低廉且易回收；设备均为常压操作，原料在空气气氛中低温焙烧，能耗较低，设备投资及操作费用低，有利于工业化生产。

Description

一种高比表面高纯四方相纳米氧化锆及其制备方法与在催化 合成气催化转化中的应用
技术领域
本发明涉及一种高比表面高纯四方相纳米氧化锆及其制备方法与在催化合成气催化转化中的应用，属于催化剂制备技术领域及纳米材料技术领域。
背景技术
纳米氧化锆由于表面兼具酸、碱性和氧化、还原性，使其在催化技术领域应用广泛，尤其是合成气的催化转化方向有较多的应用。又因为其热稳定性好、耐酸碱腐蚀，亦广泛应用于结构陶瓷、功能材料等领域，尤其是四方相氧化锆，是目前常温力学性能最高的先进陶瓷材料，是光纤网用光纤连接器中陶瓷插芯与套筒的最佳材料。
氧化锆有三种晶相：单斜相(m-ZrO2)、四方相(t-ZrO2)和立方相(c-ZrO2)，这三种晶相在不同条件下可以相互转化。不同晶相的氧化锆物理性质及化学性质迥异，其表面的酸碱性及氧空位数量也大不相同，在氧化锆参与的反应中，由于晶相的不同，其转化率及产物分布也显著不同。但四方相是氧化锆的亚稳态晶相，容易转变为稳定的单斜相，这使得纯净的四方相氧化锆制备较难，也阻碍了其理论研究及工业应用。
氧化锆是一种高效的异构合成催化剂，异构合成是指合成气在一定温度、压力下转化为异构烃的反应，主要用于合成异丁烯，但其产物除异丁烯外，还含有大量的甲醇，汽油馏分中亦富含高度异构的烯烃和芳烃，辛烷值较高，具有极高的研究价值，对能源行业来说意义重大。氧化锆晶相对产物的分布影响显著，因而，开发新的方法制备晶相稳定且具有较高比表面的高纯四方相纳米氧化锆必将极大促进其在催化领域的研究与应用。
据已有报道分析，目前氧化锆的合成方法主要有沉淀法、回流法，溶胶-凝胶法、水热法、热分解法等。这些方法所制备的氧化锆大多是四方相、单斜相掺杂的混合相，制备纯四方相氧化锆的方法较少见报道。
工业上关于纯净四方相氧化锆的制备，多通过添加稳定剂来实现，例如Y3+，或通过超高温焙烧。较高温度下纳米氧化锆迅速团聚，比表面急剧降低，得到烧结的四方相氧化锆块体，比表面低于15m2/g，一般用于制备功能陶瓷，中国发明专利CN201310125398公开了一种牙用氧化钇稳定的四方相氧化锆陶瓷的制备方法，即是这种方法的代表。这些弊端都阻碍其在催化剂领域的应用以及对其催化性能的研究。
Jung和Bell等人2000年在J.Mol.Catal.A上发表了一种在碱性条件下加热回流锆盐溶液制备四方相氧化锆的方法，合成方法繁琐费时，回流时间长达数百个小时，并且反应过程中对温度控制以及pH的大小要求较高，合成过程中产量较小，无法实现大规模生产。
中国发明专利201110072496.X公开了一种纯四方相氧化锆纳米棒的制备方法，但是有少量杂晶出现，这种尺寸较大的纳米棒并不适用于催化领域。
中国发明专利CN201310208805公开了一种高比表面积四方相纳米二氧化锆合成方法，该方法以丁醇锆为前驱体，通过有机溶剂热法采用蒸汽相水解结合水热法合成高比表面积四方相纳米二氧化锆。然而，由于有机锆盐价格昂贵，只适合实验室材料制备研究，并不适宜批量合成，制备的四方相氧化锆也并未检验其高温下水热稳定性及其抗烧结性能。
有文献报道(Langmuir,2008,24:8358-8366)，通过溶剂热法合成纯净高比表面四方相纳米氧化锆，整个过程以廉价的无机锆盐、尿素和甲醇为原料，合成的氧化锆晶相纯净，稳定性好。但是通过实验验证，其晶相纯净度重复性差，对设备耐压要求高，生产规模小，由于传热传质影响其放大困难，且制备的前驱体氢氧化锆需在惰性气氛中焙烧，成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种高比表面高纯四方相纳米氧化锆及其制备方法与在催化合成气催化转化中的应用，解决了现有四方相氧化锆的生产规模小、晶相不纯、比表面积小等问题。
本发明所提供的四方相纳米氧化锆的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制水溶性锆盐或其水合物的水溶液，得到锆盐水溶液；
(2)将所述锆盐水溶液与有机溶剂混合，得到混合液；
(3)向所述混合液中加入油酸钠，并加热至回流；
(4)将步骤(3)得到的体系静置分层，取上层清液，经干燥后得到黄色胶状油酸氧锆或油酸锆；
(5)在氧气气氛中，所述黄色胶状油酸氧锆或油酸锆经焙烧即得所述四方相纳米氧化锆。
上述的制备方法中，步骤(1)中，所述水溶性锆盐可为硝酸氧锆、氧氯化锆、硝酸锆、氯化锆、醋酸锆、丙醇锆和丁醇锆中至少一种。
上述的制备方法中，步骤(1)中，所述方法还包括对所述锆盐水溶液进行如下处理的步骤：
在60～80℃的温度下搅拌5～30min，如在70℃下搅拌15min或在60℃下搅拌10min；
所述水溶性锆盐的摩尔浓度可为0.1～1mol/L，具体可为0.172～0.571mol/L、0.172mol/L、0.3mol/L、0.55mol/L或0.571mol/L。
上述的制备方法中，步骤(2)中，所述有机溶剂为乙醇和正己烷的混合物或乙醇与环己烷的混合物；
所述乙醇与所述正己烷的体积比可为1：1～2.5，具体可为1：1.44～1.75、1：1.44或1：1.75，
所述乙醇与所述环己烷的体积比可为1：1～3，具体可为可为1：1.18。
上述的制备方法中，步骤(3)中，以锆原子的量计，所述油酸钠与所述水溶性锆盐的摩尔比可为2～4：1，具体可为2：1、3：1或4：1；
在60～80℃的条件下回流4～24h，如在58℃下回流24h、70℃下回流4h或70℃搅拌回流12h。
上述的制备方法中，步骤(4)中，所述干燥步骤之前，所述方法还包括对所述上层清液进行水洗3～5次的步骤；
所述干燥采用如下1)或2)的方式：
1)于烘箱中80～120℃的条件下干燥；
2)于70～90℃的条件下旋转蒸干。
上述的制备方法中，步骤(5)中，将表面活性剂与所述黄色胶状油酸氧锆或油酸锆混合后进行所述焙烧；
所述表面活性剂与所述黄色胶状油酸氧锆或油酸锆的质量比为0～5：1，但所述表面活性剂的量不为零，具体可为0.3～4：1、0.3～1：1、1～4：1、0.3：1、1：1或4：1；
所述表面活性剂可为油酸、油醇、油胺和C10～C20的脂肪酸中至少一种；
所述氧气气氛中氧气的摩尔浓度可为10～100％，平衡气为氮气、氩气、氦气和CO2中至少一种，如在空气气氛中进行；
所述焙烧的温度可为300～800℃，具体可为380～700℃、380℃、480℃、500℃、600℃或700℃，时间可为2～6h，具体可为2h；
所述焙烧方式为恒温焙烧或喷雾焙烧。
上述制备的四方相纳米氧化锆也属于本发明的保护范围，其粒径小于20nm，比表面为30～240m2/g。
本发明高纯四方相ZrO2纳米粉体用作合成气(CO+H2)催化转化制富含烯烃和芳烃产物的催化剂。
所述合成气催化转化的条件如下：
温度为350～500℃；
压力为0.5～10MPa；
空速为500～5000h-1；
nH2/nCO为0.5～3.0，指的摩尔比。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明以锆盐为原料，常压下回流，经产物分离得到前驱体油酸氧锆，再在表面活性剂存在的条件下或直接在空气气氛中低温焙烧，得到高纯四方晶相纳米氧化锆粉体。焙烧过程中由于表面活性剂及配体的作用，使得粉体蓬松，不易烧结、团聚，粒径小(8nm左右)，比表面积相对较大(～240m2/g)；未使用任何掺杂元素，即能使所得四方相氧化锆晶相自稳定，尤其适用于催化领域研究；所用溶剂沸点低，价格低廉且易回收；设备均为常压操作，原料在空气气氛中低温焙烧，能耗较低，设备投资及操作费用低，有利于工业化生产。
附图说明
图1是本发明四方相氧化锆粉末X-射线衍射(XRD)图谱；
图2是本发明四方相氧化锆粉末的透射电镜(TEM)照片。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、制备高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体
1)称量水合硝酸氧锆9.25g加入60mL去离子水中，在70℃下搅拌15min，配制成锆盐水溶液，其摩尔浓度为0.571mol/L。
2)取上述所得锆盐水溶液，依次加入80mL乙醇和140mL正己烷，充分搅拌。
3)在连续搅拌的条件下，加入24.36g油酸钠，油酸钠与硝酸氧锆(以锆原子计)的摩尔比为2：1，加热至70℃沸腾回流，70℃搅拌回流4h。
4)将所得反应混合液趁热分层，取上层清液，30mL去离子水洗5次，至上层溶液呈淡黄色澄清透明，放入烘箱120℃干燥，得到黄色胶状油酸氧锆。
5)将表面活性剂油酸与油酸氧锆以0.3：1质量比混合，在空气气氛中500℃焙烧2h，即得本发明高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体。
本实施例所得白色粉体为高纯度四方晶相纳米ZrO2的X-射线衍射(XRD)图谱如图1所示，透射电镜(TEM)照片如图2所示。
本实施例所得白色粉体为高纯度四方晶相纳米ZrO2，粒径为10.7nm，其比表面为86m2/g。
将该粉体压片、筛分，取20～40目颗粒催化剂在实验室固定床装置中评价其合成气催化转化性能，反应条件、CO转化率及产物分布如表1中所示。
实施例2、制备高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体
1)称量水合硝酸氧锆9.26g加入60mL去离子水中，在60℃下搅拌10min，配制成水溶液，其摩尔浓度为0.571mol/L。
2)取上述所得锆盐水溶液，依次加入90mL乙醇、130mL正己烷，充分搅拌。
3)在连续搅拌的条件下，加入49g油酸钠，油酸钠与硝酸氧锆(以锆原子计)摩尔比为4：1，加热至58℃沸腾回流，58℃搅拌回流24h。
4)将所得反应混合液趁热分层，取上层清液，30mL去离子水洗5次，至上层溶液呈淡黄色澄清透明，90℃旋转蒸发，得到黄色胶状油酸氧锆。
5)将表面活性剂油酸与油酸氧锆以1：1质量比混合，在空气气氛中700℃焙烧2h，即得本发明高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体。
本实施例所得白色粉体为高纯度四方晶相纳米ZrO2，粒径为17nm，其比表面为48m2/g。
将该粉体压片、筛分，取20～40目颗粒催化剂在实验室固定床装置中评价其合成气催化转化性能，反应条件、CO转化率及产物分布如表1中所示。
实施例3、制备高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体
1)称量硝酸氧锆18.52g加入120mL去离子水中，在60℃下搅拌10min，配制成水溶液，其摩尔浓度为0.55mol/L。
2)取上述所得锆盐水溶液，依次加入160mL乙醇、280mL正己烷，充分搅拌。
3)在连续搅拌的条件下，加入49g油酸钠，油酸钠与硝酸氧锆(以锆原子计)摩尔比为2：1，加热至70℃沸腾回流，70℃搅拌回流12h。
4)将所得反应混合液趁热分层，取上层清液，30mL去离子水洗5次，至上层溶液呈淡黄色澄清透明，90℃旋转蒸发，得到黄色胶状油酸氧锆。
5)将表面活性剂油酸与油酸氧锆以0.3：1质量比混合，在空气气氛中480℃焙烧2h，即得本发明高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体。
本实施例所得白色粉体为高纯度四方晶相纳米ZrO2，粒径为7.5nm，其比表面为147m2/g。
将该粉体压片、筛分，取20～40目颗粒催化剂在实验室固定床装置中评价其合成气催化转化性能，反应条件、CO转化率及产物分布如表1中所示。
实施例4、制备高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体
1)称量硝酸氧锆9.36g加入120mL去离子水中，在60℃下搅拌10min，配制成水溶液，其摩尔浓度为0.3mol/L。
2)取上述所得锆盐水溶液，依次加入255mL乙醇和300mL环己烷，充分搅拌。
3)在连续搅拌的条件下，加入36.99g油酸钠，油酸钠与硝酸氧锆(以锆原子计)摩尔比为3:1，加热至70℃沸腾回流，70℃搅拌回流12h。
4)将所得反应混合液趁热分层，取上层清液，30mL去离子水洗5次，至上层溶液呈淡黄色澄清透明，90℃旋转蒸发，得到黄色胶状油酸氧锆。
5)将油酸氧锆在空气气氛中380℃焙烧5h，即得本发明高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体。
本实施例所得白色粉体为高纯度四方晶相纳米ZrO2，粒径为6nm，其比表面为212m2/g。
将该粉体压片、筛分，取20～40目颗粒催化剂在实验室固定床装置中评价其合成气催化转化性能，反应条件、CO转化率及产物分布如表1中所示。
实施例5、制备高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体
1)称量硝酸氧锆185.2g加入1200mL去离子水中，在60℃下搅拌10min，配制成水溶液，其摩尔浓度为0.172mol/L。
2)取上述所得锆盐水溶液，依次加入1600mL乙醇、2800mL正己烷，充分搅拌。
3)在连续搅拌的条件下，加入490g油酸钠，油酸钠与硝酸氧锆(以锆原子计)摩尔比为2：1，加热至70℃沸腾回流，70℃搅拌回流12h。
4)将所得反应混合液趁热分层，取上层清液，300mL去离子水洗5次，至上层溶液呈淡黄色澄清透明，80℃蒸发2h，得到黄色胶状油酸氧锆。
5)将表面活性剂油酸与油酸氧锆以1:1质量比混合，在空气气氛中480℃焙烧2h，即得本发明所述高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体。
根据上述步骤所述的制备方法，所得的白色粉体为高纯度四方晶相纳米ZrO2，粒径11nm，其比表面为115m2/g。
将该粉体压片、筛分，取20～40目颗粒催化剂在实验室固定床装置中评价其合成气催化转化性能，反应条件、CO转化率及产物分布如表1中所示。
实施例6、制备高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体
1)称量硝酸氧锆185.2g加入1200mL去离子水中，在60℃下搅拌10min，配制成水溶液，其摩尔浓度为0.172mol/L。
2)取上述所得锆盐水溶液，分别加入1600mL乙醇、2800mL正己烷，充分搅拌。
3)在连续搅拌的条件下，加入490g油酸钠，油酸钠与硝酸氧锆(以锆原子计)摩尔比为2:1，加热至70℃沸腾回流，70℃搅拌回流12h。
4)将所得反应混合液趁热分层，取上层清液，300mL去离子水洗5次，至上层溶液呈淡黄色澄清透明，80℃蒸发2h，得到黄色胶状油酸氧锆。
5)将油酸氧锆直接在空气气氛中480℃焙烧2h，即得本发明高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体。
本实施例所得白色粉体为高纯度四方晶相纳米ZrO2，粒径为7nm，其比表面为170m2/g。
将该粉体压片、筛分，取20～40目颗粒催化剂在实验室固定床装置中评价其合成气催化转化性能，反应条件、CO转化率及产物分布如表1中所示。
实施例7、制备高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体
1)称量硝酸氧锆185.2g加入1200mL去离子水中，在60℃下搅拌10min，配制成水溶液，其摩尔浓度为0.172mol/L。
2)取上述所得锆盐水溶液，依次加入1600mL乙醇、2800mL正己烷，充分搅拌。
3)在连续搅拌的条件下，加入490g油酸钠，油酸钠与硝酸氧锆(以锆原子计)摩尔比为2:1，加热至70℃沸腾回流，70℃搅拌回流12h。
4)将所得反应混合液趁热分层，取上层清液，300mL去离子水洗5次，至上层溶液呈淡黄色澄清透明，80℃蒸发2h，得到黄色胶状油酸氧锆。
5)将表面活性剂油酸与油酸氧锆以4:1质量比混合，在空气气氛中600℃焙烧2h，即得本发明所述高比表面高纯度四方相纳米氧化锆粉体。
本实施例所得白色粉体为高纯度四方晶相纳米ZrO2，粒径为15nm，其比表面为55m2/g。
将制备的纳米ZrO2粉体经压片、筛分制成催化剂，取20～40目颗粒在实验室固定床装置中评价其合成气催化转化性能，反应条件、CO转化率及产物分布如表1中所示。
表1催化剂的合成催化转化评价结果
由表1中的数据可以看出，在合成气催化转化反应中，当温度为350～500℃，压力为0.5～10MPa，H2/CO比为1～2mol/mol时，合成气中CO具有中等的转化率，其中40％以上的CO转化为烃类化合物；在这些烃类化合物中，具有高附加值的液体烃产物(C5+)的选择性大于35％，其中，芳烃的选择性高达40％；C2-C4烃类产物选择性大约为30-50％，其中，高附加值的烯烃选择性高达80％；同时，这些催化剂表现较低的副产物甲烷选择性。因此，本发明所制备四方相氧化锆材料在合成气催化转化制烯烃和芳烃领域具有良好的应用前景。

Claims (10)

1.一种四方相纳米氧化锆的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制水溶性锆盐或其水合物的水溶液，得到锆盐水溶液；
(2)将所述锆盐水溶液与有机溶剂混合，得到混合液；
(3)向所述混合液中加入油酸钠，并加热至回流；
(4)将步骤(3)得到的体系静置分层，取上层清液，经干燥后得到油酸氧锆或油酸锆；
(5)在氧气气氛中，所述油酸氧锆或油酸锆经焙烧即得所述四方相纳米氧化锆。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述水溶性锆盐为硝酸氧锆、氧氯化锆、硝酸锆、氯化锆、醋酸锆、丙醇锆和丁醇锆中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述方法还包括对所述锆盐水溶液进行如下处理的步骤：
在60～80℃的温度下搅拌5～30min；
所述水溶性锆盐的摩尔浓度为0.1～1mol/L。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述有机溶剂为乙醇和正己烷的混合物或乙醇与环己烷的混合物；
所述乙醇与所述正己烷的体积比为1：1～2.5；
所述乙醇与所述环己烷的体积比为1：1～3。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，以锆原子的量计，所述油酸钠与所述水溶性锆盐的摩尔比为2～4：1；
在60～80℃的条件下回流4～24h。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述干燥步骤之前，所述方法还包括对所述上层清液进行水洗3～5次的步骤；
所述干燥采用如下1)或2)的方式：
1)于烘箱中80～120℃的条件下干燥；
2)于70～90℃的条件下旋转蒸干。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，将表面活性剂与所述油酸氧锆或油酸锆混合后进行所述焙烧；
所述表面活性剂与所述油酸氧锆或油酸锆的质量比为0～5：1，但所述表面活性剂的量不为零；
所述表面活性剂为油酸、油醇、油胺和C10～C20的脂肪酸中至少一种；
所述氧气气氛中氧气的摩尔浓度为10～100％，平衡气为氮气、氩气、氦气和CO2中至少一种；
所述焙烧的温度为300～800℃，时间为2～6h。
8.权利要求1-7中任一项所述方法制备的四方相纳米氧化锆。
9.权利要求8所述四方相纳米氧化锆在催化合成气催化转化中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述合成气催化转化的条件如下：
温度为350～500℃；
压力为0.5～10MPa；
空速为500～5000h-1；
nH2/nCO为0.5～3.0。
CN201610946766.8A 2016-10-26 2016-10-26 一种高比表面高纯四方相纳米氧化锆及其制备方法与在催化合成气催化转化中的应用 Active CN107032397B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610946766.8A CN107032397B (zh) 2016-10-26 2016-10-26 一种高比表面高纯四方相纳米氧化锆及其制备方法与在催化合成气催化转化中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610946766.8A CN107032397B (zh) 2016-10-26 2016-10-26 一种高比表面高纯四方相纳米氧化锆及其制备方法与在催化合成气催化转化中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107032397A true CN107032397A (zh) 2017-08-11
CN107032397B CN107032397B (zh) 2019-03-26

Family

ID=59532701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610946766.8A Active CN107032397B (zh) 2016-10-26 2016-10-26 一种高比表面高纯四方相纳米氧化锆及其制备方法与在催化合成气催化转化中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107032397B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107460545A (zh) * 2017-08-24 2017-12-12 台州学院 一种棒状氧化锆晶须的制备方法
CN109265720A (zh) * 2018-09-11 2019-01-25 浙江奔富新能源股份有限公司 耐氢氟酸尼龙膜及其制备方法
CN109553129A (zh) * 2018-11-23 2019-04-02 中科合成油技术有限公司 纳米级高分散氧化锆及其制备方法与在合成气制备芳烃中的应用
CN112340774A (zh) * 2020-11-11 2021-02-09 成都理工大学 一种常压低温合成四方相自稳定纳米氧化锆球形粉体的制备方法
CN112429771A (zh) * 2020-11-23 2021-03-02 山东国瓷功能材料股份有限公司 纳米氧化锆粉体、其制备方法及所得分散液、光学膜
WO2022105053A1 (zh) * 2020-11-23 2022-05-27 山东国瓷功能材料股份有限公司 纳米氧化锆粉体、其制备方法及所得分散液、光学膜

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103387262A (zh) * 2013-07-19 2013-11-13 东华大学 一种油水界面法制备油溶性四方晶型纳米二氧化锆颗粒的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103387262A (zh) * 2013-07-19 2013-11-13 东华大学 一种油水界面法制备油溶性四方晶型纳米二氧化锆颗粒的方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107460545A (zh) * 2017-08-24 2017-12-12 台州学院 一种棒状氧化锆晶须的制备方法
CN107460545B (zh) * 2017-08-24 2019-07-26 台州学院 一种棒状氧化锆晶须的制备方法
CN109265720A (zh) * 2018-09-11 2019-01-25 浙江奔富新能源股份有限公司 耐氢氟酸尼龙膜及其制备方法
CN109553129A (zh) * 2018-11-23 2019-04-02 中科合成油技术有限公司 纳米级高分散氧化锆及其制备方法与在合成气制备芳烃中的应用
CN109553129B (zh) * 2018-11-23 2021-05-14 中科合成油技术有限公司 纳米级高分散氧化锆及其制备方法与在合成气制备芳烃中的应用
CN112340774A (zh) * 2020-11-11 2021-02-09 成都理工大学 一种常压低温合成四方相自稳定纳米氧化锆球形粉体的制备方法
CN112429771A (zh) * 2020-11-23 2021-03-02 山东国瓷功能材料股份有限公司 纳米氧化锆粉体、其制备方法及所得分散液、光学膜
CN112429771B (zh) * 2020-11-23 2021-06-11 山东国瓷功能材料股份有限公司 纳米氧化锆粉体、其制备方法及所得分散液、光学膜
WO2022105053A1 (zh) * 2020-11-23 2022-05-27 山东国瓷功能材料股份有限公司 纳米氧化锆粉体、其制备方法及所得分散液、光学膜

Also Published As

Publication number Publication date
CN107032397B (zh) 2019-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107032397B (zh) 一种高比表面高纯四方相纳米氧化锆及其制备方法与在催化合成气催化转化中的应用
CN107362804B (zh) 花状Co3O4-CeO2复合氧化物催化剂的制备方法
Celerier et al. New chemical route based on sol–gel process for the synthesis of oxyapatite La9. 33Si6O26
CN113209976B (zh) 一种甲醇水蒸气重整制氢用催化剂及其制备方法与应用、甲醇水蒸气重整制氢反应
Yin et al. A Ce–Fe oxygen carrier with a core–shell structure for chemical looping steam methane reforming
CN107321351B (zh) 一种甲烷/二氧化碳重整反应的高效催化剂制备方法
Zhu et al. Microstructure and reactivity evolution of LaFeAl oxygen carrier for syngas production via chemical looping CH4CO2 reforming
CN113813948B (zh) Co@In2O3/C复合光催化剂及其制备方法和应用
CN105381812B (zh) 一种制备具有介孔结构的复合半导体材料的方法
CN107486231A (zh) 一种石墨相氮化碳胶体光催化剂的制备方法
Jamil et al. Synthesis and structural investigation of polyhedron Co3O4 nanoparticles: Catalytic application and as fuel additive
CN111905827A (zh) 镍基异质复合材料的制备方法及在催化甲醇氧化上的应用
CN108525676A (zh) 一种Ru-Ni/Ce-Zr复合氧化物催化剂及其制备方法
Harshini et al. Catalytic steam reforming of propane over Ni/LaAlO 3 catalysts: influence of preparation methods and OSC on activity and stability
WO2021042874A1 (zh) 一种二氧化碳甲烷化镍基催化剂及其制备方法和应用
Priya et al. Synthesis and characterization of Nd 3+-doped Ce 0.6 Zr 0.4 O 2 and its doping significance on oxygen storage capacity
KR101236636B1 (ko) 니켈-ｍ-알루미나 제어로젤 촉매, 이의 제조방법 및 상기 촉매를 사용한 메탄 제조방법
Xiong et al. High thermal stability Si-Al based N-carrier for efficient and stable chemical looping ammonia generation
Xiong et al. Metal ions (Li, Mg, Zn, Ce) doped into La2O3 nanorod for boosting catalytic oxidative coupling of methane
CN103464157B (zh) 一种醋酸酯加氢催化剂的制备方法
CN103803578B (zh) 原位参杂金属的介孔分子筛及其用途
CN103553032B (zh) 制备还原氧化石墨烯/二氧化铈纳米块复合物的方法
Zhu et al. Morphology and crystal structure of CeO2-modified mesoporous ZrO2 powders prepared by sol–gel method
Li et al. One-pot synthesis of superacid catalytic material SO42−/ZrO2–SiO2 with thermostable well-ordered mesoporous structure
Djerad et al. Synthesis of nano-sized ZrO2 and its use as catalyst support in SCR

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 101407 No.1, south 2nd Yueyuan street, C District, Yanqi Economic Development Zone, Huairou District, Beijing

Patentee after: Zhongke synthetic oil Technology Co.,Ltd.

Address before: 101407 No.1, south 2nd Yueyuan street, C District, Yanqi Economic Development Zone, Huairou District, Beijing

Patentee before: SYNFUELS CHINA TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder