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对于具有层状结构材料的结构和性能研究是近年来的研究热点。水滑石是一种典型的层状阴离子粘土,其结构和水镁石(Mg(OH)2)相关,水镁石中的Mg2+部分地被Al3+同晶取代而形成的衍生物称作水滑石,其通式为[M1-x2+Mx3+(OH)2]x+(Ax/nn-)·mH2O。由于M2+与M3+的比例在一定范围内调变,不仅可以维持其层状结构,而且可以调节它的酸碱性。因此水滑石被众多的催化研究者所青睐。
本论文工作主要以Mg-Al双金属组分结构水滑石为基础,分别考察了不同镁铝比、不同制备方法、阳离子掺杂、有机离子插层修饰对水滑石理化性质的影响;以及其对水滑石复合氧化物碱性的影响,从而实现碱性的可控调节。并以苯甲醛和丙醛的反应为例,结合XRD、TG-DTA、SEM、CO2-TPD等分析手段,考察了水滑石结构为母体衍生得到复合氧化物的催化活性和结构组成及碱性的关系。
发现只有合适的镁铝比才能合成出纯净的水滑石,且随着Mg/Al的增大催化剂表面碱性位发生变化,由弱碱性位逐渐向强碱位转变,且总碱量在Mg/Al比为3处于最佳,催化剂具备较高的反应活性;发现煅烧温度的提高,复合氧化物表面碱性由强变弱,且总碱量降低;碱性强度顺序为450~550℃>650℃>750℃。复合氧化物催化活性在煅烧温度450、550℃时达到最高。
水热法和尿素法均能合成出晶相完整的水滑石,由于水滑石的记忆效应,水合重构后的水滑石仍具备原来的层片状结构。Zn2+、Ni2+、Fe3+阳离子的引入明显改变了水滑石复合氧化物的表面碱性位的分布。通过乙二醇有机插层修饰的水滑石则得到了非常高的比表面积,CO2-TPD分析表明复合氧化物表面碱位以弱碱位为主,但总碱量增加。