一種高比表面積的純單斜相二氧化鋯的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種高比表面積的純單斜相二氧化鋯的制備方法，依次包括以下步驟：（1）形成pH值小于5的含有鋯離子的酸性溶液；（2）在80-300℃溫度下加熱上述溶液3-120小時，從而，使上述溶液形成含有結晶水的單斜相二氧化鋯膠粒或細微固體粒子，其間，保持上述酸性溶液中的鋯濃度不變；（3）調節上述溶液的pH值至5-11，從而，沉積上述單斜相二氧化鋯膠粒或細微固體粒子；（4）對上述溶液進行過濾，洗滌所得到的濾餅，直至無雜質離子，隨后，進行干燥；（5）對洗滌和干燥后的濾餅進行焙燒，脫除其中的結晶水，從而，得到高比表面積的純單斜相二氧化鋯。所制得的純單斜相二氧化鋯可用作各類催化劑的載體。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了，依次包括以下步驟：（1）形成pH值小于5的含有鋯離子的酸性溶液；（2）在80-300℃溫度下加熱上述溶液3-120小時，從而，使上述溶液形成含有結晶水的單斜相二氧化鋯膠粒或細微固體粒子，其間，保持上述酸性溶液中的鋯濃度不變；（3）調節上述溶液的pH值至5-11，從而，沉積上述單斜相二氧化鋯膠粒或細微固體粒子；（4）對上述溶液進行過濾，洗滌所得到的濾餅，直至無雜質離子，隨后，進行干燥；（5）對洗滌和干燥后的濾餅進行焙燒，脫除其中的結晶水，從而，得到高比表面積的純單斜相二氧化鋯。所制得的純單斜相二氧化鋯可用作各類催化劑的載體。【專利說明】—種高比表面積的純單斜相二氧化鋯的制備方法
本專利技術涉及。
技術介紹
二氧化鋯是一種重要的基本工業原料，其在很多領域都有著極其廣泛的應用，例如化學化工領域、精細材料領域和催化劑領域、二氧化鋯具有無定型、單斜、四方和立方等多種相態，不同相態的二氧化鋯的物理和化學性質各異，在各種合成氣催化反應中，其常表現出較高的催化反應活性和產物選擇性。因而，高比表面積的純單斜相二氧化鋯的應用將給諸多催化反應的催化劑效率帶來質的飛躍。但制備高比表面積的純單斜相二氧化鋯非常難，迄今，真正簡單而實用的高比表面積的純單斜相二氧化鋯的制備方法未見有報道。常規的二氧化鋯制備方法是利用中和反應產生二氧化鋯前驅體沉淀物的沉淀法，但這種沉淀法得到的二氧化鋯常為單斜相與四方相或立方相的混合體，并不是純單斜相的二氧化鋯。現在，工業上，純單斜相二氧化鋯主要是用燒結法制得，其燒結溫度通常高于1000°C。高溫燒結導致所得到的純單斜相二氧化鋯的比表面積大大降低，因此，工業上常用的單斜相二氧化鋯的比表面積大多低于50m2/g，絕大部分低25m2/g。CN102627323A公開了一種單斜相二氧化鋯納米晶粉體的制備方法，該方法通過加入鋰離子與硝酸鋯溶液和檸檬酸混合，形成干凝膠后，再在600-1000°C高溫下焙燒，得到單斜相二氧化鋯納米晶粉末，由于在制備過程中引入了鋰離子，最終得到的單斜相二氧化鋯粉末并不是純的，這種不純的單斜相二氧化鋯粉末可應用于制備結構陶瓷等領域。但受比表面和雜質含量等限制，其不適合用于對比表面積和純度要求較高的催化劑領域。本專利技術旨在提供了，該制備方法具有工藝流程簡單、操作易于控制、產品純度高，比表面積大等諸多優點。所制得的高比表面積的純單斜相二氧化鋯特別適合用作催化劑載體。
技術實現思路
根據本專利技術第一方面，提供，所述方法依次包括以下步驟:(1)形成PH值小于5的含有鋯離子的酸性溶液；(2)在80-300°C溫度下和0.l_3MPa壓力下加熱上述酸性溶液3-120小時，從而，使上述酸性溶液形成含有結晶水的單斜相二氧化鋯膠粒或細微固體粒子，其間，保持上述酸性溶液中的鋯濃度不變；(3)調節上述酸性溶液的PH值至5-11，從而，沉積上述單斜相二氧化鋯膠粒或細微固體粒子；(4)對上述溶液進行過濾，洗滌所得到的濾餅，直至無雜質離子，隨后，進行干燥；(5)對洗滌和干燥后的濾餅進行焙燒，脫除其中的結晶水，從而，得到高比表面積的純單斜相二氧化鋯。通常，在上述制備方法，所述含有鋯離子的酸性溶液可是可溶性的鋯鹽溶液、可溶性的鋯鹽和酸的混合溶液、或氫氧化鋯和酸的混合溶液；所述鋯鹽可是鋯的硝酸鹽、碳酸鹽、氯鹽、草酸鹽、甲酸鹽、乙酸鹽、或銨鹽中的一種或幾種，例如，是碳酸鋯、硝酸鋯、硝酸氧鋯、氯化鋯和/或氯化氧鋯。優選地，在上述步驟(1)中，所述酸性溶液的PH值進一步小于I ;在上述步驟(2)中，通過對所述酸性溶液進行回流或補充溶劑，以保持上述酸性溶液中的鋯濃度不變；在上述步驟(3)中，使用水溶性絮凝劑調節上述溶液的PH值，并沉積上述單斜相二氧化鋯膠粒或細微固體粒子；在上述步驟(4)中，多次重復洗滌所得到的濾餅，以脫除雜質，并在100-140°C下干燥所述濾餅4-24小時；在上述步驟(5)中，在400-700°C溫度下焙燒上述洗滌和干燥后的濾餅1-12小時。在上述步驟(3)中，所述水溶性絮凝劑可為堿性溶液，例如是氨水；所述高比表面積的純單斜相二氧化鋯可具有大于50m2/g、甚至100m2/g的比表面積。這種高比表面積的純單斜相二氧化鋯可被用作催化劑載體。根據本專利技術第二方面，提供一種負載型催化劑，所述催化劑的載體是由上述方法制備的高比表面積的 純單斜相二氧化鋯。【專利附圖】【附圖說明】圖1是由本專利技術方法制備的高比表面積的純單斜相二氧化鋯和由常規沉淀法制備的包括單斜相和四方相的二氧化鋯的X-射線衍射圖譜的對照圖。【具體實施方式】通過以下參考實施例和附圖的描述進一步詳細解釋本專利技術，但以下描述僅用于使本專利技術所屬
的普通技術人員能夠更加清楚地理解本專利技術的原理和精髓，并不意味著對本專利技術進行任何形式的限制。本專利技術人經過大量試驗發現:在酸性溶液、例如PH值小于5的溶液中的鋯離子如果經受長時間加熱，例如在80-300°C下受熱3-120小時，會在酸性溶液中形成不溶于水的含有結晶水的單斜相二氧化鋯膠體粒子或非常細微的固體粒子，通過調整酸性溶液的PH值，可使這些純單斜相的二氧化鋯膠體粒子或細微粒子沉積下來，從而，實現與溶液的分離，由于這些粒子純度非常高，粒徑也非常小，它們是制造高比表面積的純單斜相二氧化鋯最好的原料。上述過程可在常壓或高壓情況下進行。所得到的粒子經簡單的過濾和洗滌、除掉水溶性雜質后，再經合適溫度的焙燒，就可得到高比表面積的純單斜相二氧化鋯。上述方法與傳統的沉淀法或共沉淀法截然不同，沉淀法或共沉淀法是利用中和反應，通過加入沉淀劑調整溶液的PH值，使溶液中的鋯粒子形成含有鋯的沉淀物、即氫氧化鋯，再通過焙燒作為氧化鋯前驅體的氫氧化鋯，最終得到二氧化鋯，在此過程中，首先，需要將溶液的PH值調到7以上才有可能產生沉淀物，其次，由于氫氧化鋯在受熱分解為二氧化鋯時，在不同的溫度區間，會形成不同的晶相，所以，這種方法得到的二氧化鋯將會是單斜相與四方相或立方相的混合體，并不是純單斜相的二氧化鋯。下面，用具體的示范性實施例進一步說明本專利技術，但這些實施例不構成對本專利技術保護范圍的任何限制。實施例實施例1將32.22克ZrOCl2.8Η20溶解在100克去離子水中，形成酸性溶液后，再將其置入三口燒瓶中 。將三口燒瓶放入120°C油浴鍋中加熱，同時進行攪拌，并對溶液中的水進行回流，24小時后，溶液變為漿液，從油浴鍋中取出漿液，并用氨水調節其PH值至5。過濾所得到的漿液，用去離子水反復洗滌濾餅，直至硝酸銀溶液檢測不到氯離子，再在120°C干燥箱中烘干12小時，得到干燥的粉末。將上述干燥的粉末置入500°C馬弗爐中焙燒2小時，得到高比表面積的純單斜相二氧化鋯。實施例2將16克Zr (OH) 4放入三口燒瓶中，再加入100克濃度為20重量％的硝酸溶液和3克聚乙烯醇(分子量為1000-2000)，形成酸性溶液。將三口燒瓶放入110°C水浴鍋中加熱，同時進行攪拌，并對溶液中的水進行回流，48小時后，溶液變為漿液，從水浴鍋中取出漿液，并用氨水調節其PH值至7。過濾所得到的漿液，用去離子水反復洗滌濾餅，再在120°C干燥箱中烘干6小時，得到干燥的粉末。將上述干燥的粉末置入500°C馬弗爐中焙燒I小時，得到高比表面積的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高比表面積的純單斜相二氧化鋯的制備方法，所述方法依次包括以下步驟：（1）形成PH值小于5的含有鋯離子的酸性溶液；（2）在80?300℃溫度下加熱上述酸性溶液3?120小時，從而，使上述酸性溶液形成含有結晶水的單斜相二氧化鋯膠粒或細微固體粒子，其間，保持上述酸性溶液中的鋯濃度不變；（3）調節上述酸性溶液的PH值至5?11，從而，沉積上述單斜相二氧化鋯膠粒或細微固體粒子；（4）對上述溶液進行過濾，洗滌所得到的濾餅，直至無雜質離子，隨后，進行干燥；（5）對洗滌和干燥后的濾餅進行焙燒，脫除其中的結晶水，從而，得到高比表面積的純單斜相二氧化鋯。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪國高，楊霞，田大勇，孫守理，孫琦，
申請(專利權)人：神華集團有限責任公司，北京低碳清潔能源研究所，
類型：發明
國別省市：