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本文以Zn(NO3)2、Al(NO3)3、La(NO3)3或Ce(NO3)3为原料,以NaOH为沉淀剂,主要采用变化pH法合成了稀土类水滑石ZnAlM-HTLcs(M=La或Ce)。用同样方法以Zn(NO3)2、Al(NO3)3、La(NO3)3或Ce(NO3)3为原料合成了稀土类水滑石NiAlM-HTLcs(M=La或Ce)。分别从M2+/M3+=2.0、不同La3+(Ce3+)/Al3+比混合溶液的滴定曲线入手,详细探讨了不同因素对类水滑石合成的影响,诸如pH值、组分之间配比、水热处理条件等。利用XRD确定合成物相的晶体结构,其峰强度确定结晶度。利用TG-DTA及不同温度下焙烧样品的XRD分析结果说明合成HTLcs的热行为。为了确定合成样品中各金属元素的含量,对样品进行ICP测定。合成样品的结构分析采用FT-IR表征。以乙酸丁醇酯化为探针反应评价不同催化剂的催化性能,然后又将制得的催化剂样品用于催化还原 太原理工大学硕士学位论文NO反应。通过实验可望得到合成稀土La或Ce在层晶格骨架中的多元类水滑石的适宜条件,制备出稀土分散度高、颗粒大小均匀的稀土类复合氧化物催化剂前驱体;为寻求合适的催化还原NO、催化剂提供可能。 实验结果表明,不同HTLcs其最佳合成条件亦不同。体系的pH值影响最为明显,在滴定曲线的不同pH平台阶段,合成物的物相明显不同,但滴定曲线的第二平台均为合成结晶度单一的 HTLcs的pH范围。具体说,合成ZnAILa一HTLos的最佳pH范围为5.5一6.5;znAICe一HTLcs的最佳pH范围为5.36.9;NIAILa一HTLes的最佳pH范围为5.56.7;NIAICe一HTLcs的最佳pH范围为5 .56.9。 La,十或ce3+只部分取代层板上的Al,+进入层骨架中形成结构单一的HTLcs。这是由于La3+或Ce3+离子半径较大,同晶取代A13+较为困难,当原料液中加入太多的稀土金属时,则不能形成结构单一的水滑石相或就不能形成水滑石相。以下是在M2+/M3+= 2.0,要合成结构单一、结晶度好的稀土类水滑石的原料液中La,+(ee,+)zAI,+比值最佳范围:ZnAILa一HTLcsLa3+/A13+比在0.071 .14最佳;znAICe一HTLcs Ce3+/A13+比在0.07一0.88适合;NIAILa一HTLes La,+/A13+比在0.070.88范太原理工大学硕士学位论文围;NIAICe一HTLes Ce3十/A13+比在0.070.50范围内。 水热处理的温度和时间对合成物相的相对结晶度影响明显,温度太低或时间太短,产物结晶度较低;温度太高或时间过长,都会导致产物中有杂晶生成。znAIM-HTLcs在oC,6h水热处理最佳,而NIAIM一HTLes则在1 1 ooC,sh处理所得产物结晶度最高。 120水热 TG一DTA结果表明,合成的各类稀土类水滑石具有相似的TG-DTA曲线,DTA曲线上均在低温段出现失去层间吸附水的吸热峰,高温阶段出现脱附分子内部结构经基的吸热峰。对应TG曲线上出现两个比较明显的失重过程。根据合成的含稀土和不含稀土类水滑石化合物FT一IR和ICP分析结果,再结合二者XRD谱图说明在二元类水滑石化合物中引入稀土元素,并不改变HTLcs的层状结构。 选取ZnAILa一HTLcs和ZnAI一HTLcs用于乙酸丁醇醋化反应,结果表明,相同条件下前者均比后者有高的活性和选择性,而且在100℃500℃温度范围内,随着焙烧温度升高,znAI La一HTLcs的催化活性增加,500℃焙烧时活性最大。其中在如下反应条件下: 乙酸:丁醇=1:1,催化剂用量为0.89,反应时间为5h,反太原理工大学硕士学位论文应温度为生成物水和带水剂共沸点温度69℃,以环己烷做带水剂,苯乙酮做溶剂,反应前催化剂均在120℃下NZ吹扫2h。含稀土ZnAILa一HTLcs的最高活性可达78.7%,生成乙酸正丁酷的选择性几乎为100%,高于有关文献报道值。将制得的HTLcs在700℃焙烧产物用于催化还原NO,结果表明含稀土的HTLcs均比相应的二元HTLos对NO转化有高的催化活性,相同条件下以含稀土的HTLcs为前驱体焙烧所得产物对NO的催化消除转化率近似达100%,而相应二元HTLcs却只能达70%,这为下一步深入研究打下了良好的基础。