Итак, мы приготовили аэрогели сульфатированного оксида циркония по одностадийной золь-гель методике с последующей высокотемпературной сушкой в автоклаве в сверхкритических условиях. Показано, что текстурные свойства аэрогелей SZ с номинальным содержанием серы не более 20% аналогичны свойствам аэрогелей ZrO2, и рекомендации, разработанные для контроля за их пористой структурой, могут применяться и к аэрогелям SZ. Удельная поверхность и объем пор последних выше, чем у аэрогелей ZrO2 и образцов SZ, приготовленных традиционным способом.
Разработан новый метод приготовления активных SZ катализаторов путем пропитки аэрогелей ZrO2 раствором сульфата аммония. После прокалки образцы, приготовленные таким методом, имеют удельную поверхность и размер частиц, близкие к аэрогелям SZ. Максимальная каталитическая активность полученных обоими методами катализаторов в реакции изомеризации бутана в пересчете на 1 г катализатора оказалась несколько выше, чем у традиционных SZ катализаторов, что, по-видимому, связано с несколько большей удельной поверхностью аэрогелей.
Показано, что при небольших количествах нанесенной серы образуются образцы с меньшей каталитической активностью и более ионными сульфатами, чем в наиболее активных катализаторах. Показано, что независимо от метода приготовления, наибольшей каталитической активностью обладают образцы с близким к монослойному (4-5 масс.%) количеством сульфатов, температура разложения которых около 820-830°C. Установлено, что присутствие сверхмонослойных сульфатов приводит к снижению каталитической активности, в то время как наличие объемных сульфатов практически не сказывается на активности катализаторов. Показано, что катализаторы, приготовленные методом пропитки аэрогелей, при небольших количествах нанесенной серы после прокалки при температуре 600°C сохраняют практически всю нанесенную серу, что приводит к их более высоким удельной поверхности и каталитической активности, а также меньшему размеру частиц.
Показано, что температура кристаллизации образцов SZ, приготовленных всеми изученными методами, растет с ростом количества нанесенной серы. Установлено, что минимальный размер кристаллитов составляет 95 Å для образцов серии CP и 45 Å для образцов серий AP и IAP, что близко к соответствующим значениям для образцов ZrO2, не содержащих серы. При этом средний размер кристаллитов растет с ростом температуры прокалки в интервале 500-700°C и при любой заданной температуре прокалки выше точки кристаллизации уменьшается с ростом исходного содержания серы, за исключением образца AP33.
Показано, что существует определенное значение температуры прокалки, при которой наблюдается максимальная удельная поверхность для всех образцов, кроме образцов серии AP с номинальным содержанием серы менее 20%, удельная поверхность которых монотонно падает с увеличением температуры прокалки. При этом температура прокалки, при которой наблюдается наибольшая удельная поверхность образцов, растет с ростом исходного содержания серы.
Установлено, что температура прокалки, при которой наблюдается самая высокая каталитическая активность, также растет с увеличением содержания серы в образце и изменяется в интервале от 550 до 650°C. В то же время, независимо от способа синтеза самая высокая активность из всех образцов, приготовленных данным методом, была на образцах со средним номинальным содержанием серы, прокаленных при температуре 600°C. Показано, что прокалка катализаторов при температуре 700°C приводит к удалению большей части нанесенной серы, нивелированию в значительной степени различий между образцами с различным исходным содержанием серы, превращению сульфатов в более ионные, и, как следствие, значительному снижению каталитической активности. Совершенно очевидно, что прокалка при более высоких температурах будет приводить к полной потере серы, а с ней и каталитической активности образцов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.