ZrTiO₄载体硝酸锆
核心制备工艺(以浸渍法为例)该方法操作简便,能实现锆元素在钛基载体上的均匀分散,具体步骤为:第一步先制备缺陷 TiO₂纳米片,将二氧化钛粉末在氮气气氛下以 5℃/min 升温至 400℃并热处理 3h,得到 Def-TiO₂;第二步制备混合液,把 Def-TiO₂与去离子水混合后置于 60℃恒温水浴,搅拌时加入适量硝酸锆,持续搅拌 1h 后超声处理 30min;第三步干燥煅烧,将混合液水浴蒸干得到粘稠物,干燥后在 500℃下煅烧 5h,最终制得 ZrTiO₄粉末载体。
在催化剂制备中的延伸应用制备出的 ZrTiO₄载体常用来负载活性组分,打造高效催化剂。比如负载锰、铈等金属时,可将 ZrTiO₄粉末与硝酸锰、硝酸铈及柠檬酸溶液混合,室温搅拌溶解后 120℃干燥 10h,再于 400 - 600℃煅烧 5h,得到 MnₓCe₁₋ₓ/ZrTiO₄系列催化剂,其中 Mn₀.₆Ce₀.₄/ZrTiO₄表现出优异的低温脱硝活性与稳定性;另外也可通过胶体晶体模板技术制备 3DOM(三维有序大孔)结构的 ZrTiO₄载体,负载钨、铈、锰等氧化物形成 WₓCeMnOᵟ/ZrTiO₄催化剂,该催化剂能同步去除碳烟颗粒和氮氧化物,在柴油发动机尾气治理中具有潜在价值。
硝酸锆作为锆源的优势一方面硝酸锆易溶于水和乙醇等常见溶剂,配制原料液时无需特殊溶剂,能降低工艺成本与操作难度;另一方面它分解性能良好,在后续煅烧过程中,硝酸根可完全分解挥发,不会在 ZrTiO₄载体中残留杂质,保证载体纯度,进而避免杂质影响后续催化剂的活性位点性能。
其他相关制备场景硝酸锆还可用于制备钛酸锆相关复合材料,比如在柔性钛酸锆纤维膜的制备中,硝酸锆可作为含锆化合物原料,其溶解后产生的 Zr⁴⁺能吸附在 Ti - O - Ti 胶体上,为纤维膜中钛酸锆结构的形成提供稳定锆源。