氧化锆纳米管载体的结构优化与性能研究

氧化锆独有的特点和性质，使以氧化锆为载体的催化剂性能在许多方面优于其它载体，具有广阔的应用前景和理论研究价值。常用的氧化锆载体比表面积和孔体积较小，限制了其应用。纳米氧化锆颗粒载体虽可提高比表面积，但颗粒太小，存在介质流动阻力大、不易与反应介质分离、流失严重等缺陷，不利于在实际中的应用。.本项目采用阳极氧化法制备的氧化锆纳米管作载体，它既具有纳米氧化锆颗粒的高比表面积，体积又比纳米氧化锆颗粒大上千倍，可克服纳米颗粒所存在的缺陷。本项目通过研究氧化锆纳米管的结构、形貌等因素对其载体性能的影响规律，优化氧化锆纳米管载体的基本参数（管径、长度、壁厚、晶型等）和制备工艺，探索氧化锆纳米管载体的基本作用原理，改善、提高氧化锆载体的综合性能，促进、扩大它在实际中的应用。

氧化锆是一种同时具有酸性、碱性、氧化性和还原性的金属氧化物，熔点高，热膨胀系数、摩擦系数低，热稳定性、化学稳定性和抗蚀性能优良，易于产生氧空穴。ZrO2独有的特点和性质，使其作为载体在催化领域中具有十分重要的应用。众所周知，载体的结构、形貌、比表面积等对它的性能都有显著影响。常用的ZrO2载体比表面积和孔体积较小，限制了其应用。在纳米氧化锆材料中，氧化锆纳米管不仅比表面积大，其内部中空的管状结构可以作为纳米反应器，而且高的长径比使其体积增大，易与反应介质分离，若用作催化剂载体，可克服纳米颗粒所存在的缺陷，将是一种综合性能理想的催化剂载体。因此对氧化锆纳米管载体的研究具有重要的科学意义和实用价值。.本项目采用阳极氧化法制备氧化锆纳米管，通过调节阳极氧化参数以及后续的退火处理工艺制备不同管径、长度、壁厚、晶型的氧化锆纳米管，将氧化锆纳米管载体用酸、碱、盐或过氧化氢等化合物溶液处理，采用沉积法或浸渍法等将SO42-、B2O3或WO3等负载到处理后的氧化锆纳米管上，通过酯交换制备生物柴油、醇脱水制备烯烃等反应，测试氧化锆纳米管载体负载催化剂的活性、选择性、稳定性等综合性能，通过对比研究，探索影响氧化锆纳米管载体性能的主要因素及其变化规律，优化、确定氧化锆纳米管载体的基本参数（管径、长度、壁厚、晶型等）和具体制备方法。研究工作按照项目计划任务书的要求完成，取得了一系列成果。 目前已经掌握不同管径、长度和晶型等的氧化锆纳米管载体制备技术，明确了不同表面处理方法和工艺对氧化锆纳米管载体性能的影响规律。培养博士研究生2名、硕士研究生8名，发表SCI/EI收录论文16篇，申请国家发明专利5项，已获国家授权发明专利2项。