纳米羟基氧化铬的制备及其应用基础研究

发布时间：2020-06-13 03:15

【摘要】：羟基氧化铬(CrOOH)又称水合氧化铬或亚铬酸,是铬化工的主要产品之一,同时也是生产Cr_2O_3的重要前驱体。由于其具有良好的热稳定性、耐腐蚀性以及耐磨性,使其在涂料、吸附、催化以及建材等领域具有广泛的应用。传统的CrOOH生产工艺不但繁琐,而且生产条件苛刻,同时得到的产品团聚现象严重,导致其比表面积较小,从而严重限制了其在吸附和催化领域的应用价值。本文以铬酸钠在水热条件下还原制备羟基氧化铬工艺过程为基础,对工艺条件进行合理的改进和优化,设计合成出了由纳米片自组装而成的多维纳米结构的羟基氧化铬,并探索了其在吸附以及催化领域中的应用。本论文主要在以下几个方面取得了创新性的成果:(1)系统的研究了铬酸钠还原制备羟基氧化铬过程中体系的pH值以及添加剂(PVP)等实验条件对产品形貌结构的影响。通过优化实验条件,稳定的生产出了纳米片自组装而成的多维纳米结构的羟基氧化铬,解决了团聚现象,得到了大比表面积产物;(2)将合成的羟基氧化铬应用到铬酸盐中除钒,研究表明适量的羟基氧化铬能将铬酸钠溶液中91.57%的钒有效的脱除掉,铬几乎不吸附,从而实现了钒铬的有效分离。对吸附达到饱和的羟基氧化铬,采用温和的溶剂再生法对吸附剂进行有效的再生,再生率达到92.6%,很好的实现了吸附剂的再生循环利用。(3)利用合成的羟基氧化铬催化高氯酸铵(AP)热分解,在催化过程中采用了原位红外与质谱联用的分析手段检测了催化剂在催化过程中表面官能团的变化以及产物产生的种类,从而观测到在高氯酸铵热分解过程中CO_2的媒介助催化作用。基于这一现象,我们提出了一套全新的催化机理,并通过一系列的实验验证了我们所提机理的正确性。丰富了AP催化机理的同时也为将来设计高性能的AP催化剂提供了新的可能方向。
【图文】：

4图 1-1 α-CrOOH 晶体结构示意图Fig. 1-1 Schematic illustration of crystalline structure of α-CH 的颜色为绿色，晶体结构为 a=4.862 ，，b=4.298m。斜方 β-CrOOH 最初是由 Tombs N.C.在 1964 处理 CrO2得到的[23]，而后在 1976 年，Christen研究基础之上，通过水热法在 750℃的温度下处理制备出了 β-CrOOH。与此同时，研究人员还发现接转化成 CrO2，而 CrO2通过还原性气氛下热处理]；其反应方程式如下式 1-1 所示[25]：CrOOH（H2，330℃） CrO2（氧气 400℃）

第 1 章 文献综述1.2.3 γ-CrOOHγ-CrOOH 的颜色为绿色，晶体结构为无定型结构。由于其可以催化氟取代其他的卤素元素，例如催化 F 取代 CCl4中的四个 Cl 原子生成 CF4，因此一直被作为商业上的氟化催化剂使用[26]。由于其无定型的晶型结构，所以无法用XRD 进行检测。因此为确定其物相，人们普遍利用红外对其进行表征。其红外峰如图 1-2 所示，530cm-1处 Cr-O 反对称伸缩振动峰和 1150cm-1处的 δ(Cr-O-H的特征峰[27]分别作为 γ-CrOOH 两个标志性的特征峰用来识别 γ-CrOOH。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ136.11;TB383.1


本文编号：2710552