擬薄水鋁石結(jié)構(gòu)分析

五、結(jié)構(gòu)分析將所得產(chǎn)品進(jìn)行紅外，熱重，xrd進(jìn)行表征。(1)、紅外分析以KBr為背景，所制得的擬薄水鋁石和Y-三氧化二鋁進(jìn)行紅外分析，的如下圖:1、擬薄水鋁石如圖可以看到，在紅外光譜圖中，3400cm-i附近有一寬峰，同時(shí)在3000cm-i左右出現(xiàn)一肩峰，其分別為結(jié)合水的羥基對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰。在1630cm-i處的吸收峰為吸附水與結(jié)合水的羥基彎曲振動(dòng)，1100cm-i處的吸收峰歸屬于C一0鍵的伸縮振動(dòng)，表明試樣中有甲醇?xì)埩?。同時(shí)在指紋區(qū)中可以看到，在480的-1和600cm-i附近出現(xiàn)兩個(gè)相互部分重疊的峰，是由A1-0鍵在610cm-i附近的伸縮振動(dòng)峰和Al—O鍵在478cm-i處的彎曲振動(dòng)峰重疊寬化而成，這是由于甲醇分散并洗滌擬薄水鋁石使其結(jié)晶度降低⑴。總之有紅外分析得出的結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)果類似，特征峰相同，表明成功制備了擬薄水鋁石。2、Y-三氧化二鋁3500cm-i左右的吸收峰歸屬于羥基的伸縮振動(dòng)，1640cm-i左右處的吸收峰歸屬于H—O鍵的彎曲振動(dòng)，說明y—A12O3中有大量的吸附水；600處的吸收峰為A1—0鍵在610cm-i附近的伸縮振動(dòng)峰和該鍵在478cm-i處的彎曲振動(dòng)峰重疊寬化而成。

(2)擬薄水鋁石熱重分析擬薄水鋁石熱重圖0 100 200 300 400 500 60。溫度尸C由上圖可知，在溫度為50-100攝氏度范圍內(nèi)，DTA圖出現(xiàn)了第一個(gè)峰谷，隨后電壓歲溫度升高，同時(shí)TGA圖出現(xiàn)下滑，質(zhì)量百分比下降，此時(shí)應(yīng)該是非結(jié)合水(表面吸附水【2】的蒸發(fā)引起質(zhì)量下降。從300^開始左右開始，電壓升高緩慢，DTA圖慢慢出現(xiàn)波峰，到450-500°C，電壓開始下降。同時(shí)在300^到500°C之間，TGA圖出現(xiàn)下坡，質(zhì)量百分比急劇下降，這一段過程為擬薄水鋁石中結(jié)合水的丟失過程，同時(shí)生成三氧化鋁。500C后，質(zhì)量百分比趨于穩(wěn)定，從熱重圖中可以知道，由擬薄水鋁石制取y—A12O3的最佳煅燒溫度為450-500C。同相關(guān)文獻(xiàn)中的結(jié)果相同。 23(3)xrd分析1、擬薄水鋁石(jade擬合后)『■Emoy￥■￡_『■Emoy￥■￡_

1.1由文獻(xiàn)得到圖中前四個(gè)峰的峰類型分別為：（020）、（120）、（140）【3】，由jade擬合得到的峰類型為（020）、（120）、（031），可能不同制備條件，晶型有差別。且當(dāng)晶粒較大時(shí)，其XRD譜圖將在45°?55。范圍內(nèi)出現(xiàn)兩個(gè)強(qiáng)峰（分別為（051）和（200）晶面的特征峰）和兩個(gè)弱峰，隨著晶粒度逐漸變小兩個(gè)強(qiáng)峰逐漸靠攏，兩個(gè)小峰也逐漸變?nèi)酰?dāng)粒度小于10nm時(shí)兩個(gè)強(qiáng)峰合為一個(gè)峰，當(dāng)粒度小到5nm時(shí)兩個(gè)小峰消失.而在xrd圖中45°?55°只出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)峰，表明所得產(chǎn)品的晶粒度應(yīng)該小于5nm。下面通過晶粒度的計(jì)算來驗(yàn)證。1.2晶粒度計(jì)算掃描時(shí)，輻射源Cu/Ka］，入=0.154,056,nm，掃描步長0.02°，2。從5°至U80.06°；根據(jù)Scherrer公式（D=K入/Bcos。）計(jì)算樣品的平均晶粒度.其中：D為平均晶粒度；K為形狀因子，00.89；入為X-射線波長，入=0.154,056,nm；B為半高寬對(duì)應(yīng)的弧度大??；。為布拉格衍射角。由jade擬合并計(jì)算晶粒度和結(jié)晶度：擬合圖形并搜索符合產(chǎn)品峰型的標(biāo)準(zhǔn)卡片得較符合的為Y-AlOOH-所以制得的產(chǎn)品很可能為此種晶型。計(jì)算晶粒度和結(jié)晶度為：2-Thetad(A)FWHMXS(A)crystallinity/%13.968(0.058)6.3349(0.0527)2.265(0.089)35(2)72.5228.579(0.060)3.1208(0.0129)2.653(0.107)31⑵67.8438.842(0.076)2.3166(0.0088)1.635(0.169)52(6)91.4949.350(0.047)1.8451(0.0033)1.983(0.063)44(2)68.15求得的晶粒度分別為3.5、3.1、5.2nm,均小于10nm，說明制得的產(chǎn)品為擬薄水鋁石，不是薄水鋁石（晶粒度大于50nm）。同時(shí)由表中晶粒度可發(fā)現(xiàn)，隨著半峰寬的減小，晶粒度成增大趨勢，主要是因?yàn)榫Я５牧捷^小時(shí)，不能再近似看成具有無限多晶面的理想晶體，對(duì)X射線的彌散現(xiàn)象就較嚴(yán)重，表現(xiàn)在峰強(qiáng)變?nèi)?，峰變寬?、y—Al2O3實(shí)驗(yàn)測得圖為：（直線位置為標(biāo)準(zhǔn)y—Al2O3的峰位置）

用jade計(jì)算晶粒度和結(jié)晶度得:由圖可見，式樣具有典型的三個(gè)峰，與標(biāo)準(zhǔn)譜圖相比，兩個(gè)強(qiáng)峰（400）、（440））較吻合，（220）、（311）、（222）三個(gè)峰可能由于測量環(huán)境、產(chǎn)品純度等影響重疊為一個(gè)寬峰。同時(shí)與查得文獻(xiàn)中的xrd圖對(duì)比，譜圖相似度很高，但是由于試樣的顆粒較細(xì)，其衍射峰明顯寬化且彌散。通過計(jì)算晶粒度，得到其平均晶粒度在3nm左右，晶粒度很小，同較大的半峰寬相對(duì)應(yīng)。3、a-A12O3BDOC-GOQQ-2-Thetad(A)碧6.279(0.036) 1.9602(0.66.894(MM-FWGOQQ-2-Thetad(A)碧6.279(0.036) 1.9602(0.66.894(MM-FWHMXS(A)crystallinity/%0029)1.990(0.094)43(3)44.510018)2.119(0.078)45(3)55.49L0.048) 1.3975(0.1 'I ■I 1I ■P 9I ■I 1I " 9 1I口1D20 30 405DSO70官口9D56求四個(gè)最強(qiáng)峰的晶粒度得:峰半峰寬20D/晶粒度二^10.1827825.5725244.0937320.192435.1541242.8499330.1972343.3563742.8807140.2431557.5033336.86543□通過以上計(jì)算結(jié)果可知，在三種物質(zhì)中，a-A12O3得晶粒度最大，平均在41nm左右。晶粒度越大，比表面積越小，催化性能也相應(yīng)比較差，所以一般用y—A12O3作催化劑。六、思考題1、 為什么KBr需要保持干燥？答：因?yàn)槿绻鸎Br受潮，水就會(huì)被帶入檢測系統(tǒng)中，而紅外光譜中會(huì)有羥基的吸收峰，所以水中的羥基會(huì)影響譜圖的解讀。2、 如何通過TG-DTA判斷制備Y-A12O3催化劑的焙燒溫度？答：如前面的分析一樣，從擬薄水鋁石的TG圖中可以看到兩次質(zhì)量的急劇減少，同時(shí)DTA圖出現(xiàn)峰，而第一次質(zhì)量減少主要是擬薄水鋁石中吸附水的蒸發(fā)，后一次是結(jié)晶水的去除，所以第二次質(zhì)量減少的末端溫度就是制備Y-A12O3催化劑的焙燒溫度，本實(shí)驗(yàn)中得到這個(gè)溫度為450-500°C。4、如何計(jì)算晶粒度的大??？答：原理：根據(jù)Scherrer公式（D=E/Bcos。）計(jì)算，D為平均晶粒度；K為形狀因子，KQ0.89；入為X-射線波長，入=0.154,056,nm；B為半高寬對(duì)應(yīng)的弧度大??；。為布拉格衍射角。方法：用jade直接全峰擬合，并直接讀出晶粒度；或用origin進(jìn)行高斯或洛倫茲擬合，讀出半峰寬和布拉格衍射角，帶入Scherrer公式就可求出。參考文獻(xiàn)：【1】揭嘉，王玉林，楊運(yùn)泉，包建國，劉文英，李國龍大孔體積、超高比表面積y—Al2O3的制備與表征[J].石油化工，2008，5【2】 隋寶寬，劉文潔，楊剛，王剛.溫度對(duì)擬薄水鋁石性能的影響