非水解溶胶-凝胶法制备锡硅、锡铝复合氧化物

摘要

氧化锡的用途非常广泛，常用于电极材料和还原性气体传感器的制作，也充当固体酸催化剂和有机物氧化催化剂等。氧化锡作为活性组分，在催化应用中常与载体材料氧化硅、氧化铝复合后使用，复合后的结构、织构、形貌等特征是影响催化性能的主要因素。这些结构参数需在制备过程中进行调整和控制。制备复合氧化物的常见的化学方法有：共沉淀法、浸渍法、水热法（包括溶剂热法）和溶胶-凝胶法等。在过去的10到20年间，非水溶胶-凝胶方法逐步发展起来，成为制备金属氧化物材料强有力的工具，特别是在制备金属复合氧化物材料和有机-无机杂化材料方面，在金属氧化物纳米颗粒尺寸、形貌和晶体结构控制方面体现出优势。非水解过程的特点是聚合度高于水解过程，非水过程中有机成分的变化对其过程有重要的影响，在合成纳米氧化物颗粒的同时，形成的有机衍生物具有配位能力，这些衍生物对纳米颗粒的大小、形状、晶体结构及纳米颗粒的聚集形态等都具有重要的影响。非水过程制备复合氧化物的优势是简便，可以经一步反应就制备多组分的可控组成和织构的氧化物材料，不用使用昂贵的前驱物、反应修饰物、多步的制备程序、模板剂、超临界干燥等；可在没有表面活性剂的条件下，制备出结晶良好的金属氧化物纳米颗粒。非水过程的主要缺点是需要在无水条件进行反应，一般需要加热才能发生聚合。
　　本研究主要内容包括：⑴在课题组前期工作的基础上，改进制备锡硅复合氧化物的非水溶胶-凝胶方法。一是改变制备工艺，将水热工艺改为回流工艺，以期提高复合氧化物的产率；二是加入三氯化铁催化剂，提高非水反应过程速度和聚合度。研究这些工艺条件改变对材料结构、织构、形貌等特征的影响。⑵制备锡铝复合氧化物，考察不同种类的氧供体：Pri2O、Et2O、MeOH、EtOH对材料的结构、织构、形貌等特征的影响。⑶在引入催化剂FeCl3条件下回流工艺制备的锡硅复合材料，比表面积和孔容明显增加，比表面积从22.58 m2/g增加到305.7m2/g，孔容从0.047 cm3/g增到0.14 cm3/g，同时平均孔径明显减小，复合氧化物产率从31％提高到60%左右。催化剂FeCl3的引入促进了非水解反应过程中Sn-O-Si键的形成，有利于Sn-O-Si的过饱和析出，四方金红石结构的SnO2分散在无定形态的SiO2中。⑷以乙醚和甲醇为氧供体制备的锡铝复合氧化物材料，具有较高的分子水平混合度，700℃高温焙烧条件下没有出现完整的晶体；异丙醚和乙醇为氧供体获得的复合氧化物，在600℃以上高温焙烧后出现了SnO2结晶衍射峰；其复合组分的稳定性远超其他方法获得的材料。这充分说明，非水路线能够更好地防止纳米颗粒的聚集，获得纳米尺度的氧化物和复合均匀的氧化物，这可能是由于有机副产物吸附在颗粒表面，使其在焙烧过程中不易聚集成较大的颗粒。

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第一章 文献综述及课题选择

1.1 非水溶胶-凝胶方法简介

1.2 非水溶胶-凝胶过程制备复合氧化物

1.3氧化锡

1.4主要研究内容

第二章 实验部分

2.1 实验用主要试剂与仪器

2.2表征方法

2.3 CO催化氧化反应

第三章 非水过程制备锡硅复合氧化物?

3.1 引 言

3.2材料制备

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 非水解方法制备锡铝复合氧化物

4.1引 言

4. 2 锡铝复合氧化物的制备方法

4.3 本章的研究内容

4.4表征结果与讨论

4.5 SnAl12-Pri2O的CO催化氧化性能评价

4.6本章小结

第五章 全文总结

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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