拟薄水铝石结构分析

五、结构分析将所得产品进行红外，热重，xrd进行表征。(1)、红外分析以KBr为背景，所制得的拟薄水铝石和Y-三氧化二铝进行红外分析，的如下图:1、拟薄水铝石如图可以看到，在红外光谱图中，3400cm-i附近有一宽峰，同时在3000cm-i左右出现一肩峰，其分别为结合水的羟基对称伸缩振动峰和反对称伸缩振动峰。在1630cm-i处的吸收峰为吸附水与结合水的羟基弯曲振动，1100cm-i处的吸收峰归属于C一0键的伸缩振动，表明试样中有甲醇残留。同时在指纹区中可以看到，在480的-1和600cm-i附近出现两个相互部分重叠的峰，是由A1-0键在610cm-i附近的伸缩振动峰和Al—O键在478cm-i处的弯曲振动峰重叠宽化而成，这是由于甲醇分散并洗涤拟薄水铝石使其结晶度降低⑴。总之有红外分析得出的结果与相关文献结果类似，特征峰相同，表明成功制备了拟薄水铝石。2、Y-三氧化二铝3500cm-i左右的吸收峰归属于羟基的伸缩振动，1640cm-i左右处的吸收峰归属于H—O键的弯曲振动，说明y—A12O3中有大量的吸附水；600处的吸收峰为A1—0键在610cm-i附近的伸缩振动峰和该键在478cm-i处的弯曲振动峰重叠宽化而成。

(2)拟薄水铝石热重分析拟薄水铝石热重图0 100 200 300 400 500 60。温度尸C由上图可知，在温度为50-100摄氏度范围内，DTA图出现了第一个峰谷，随后电压岁温度升高，同时TGA图出现下滑，质量百分比下降，此时应该是非结合水(表面吸附水【2】的蒸发引起质量下降。从300^开始左右开始，电压升高缓慢，DTA图慢慢出现波峰，到450-500°C，电压开始下降。同时在300^到500°C之间，TGA图出现下坡，质量百分比急剧下降，这一段过程为拟薄水铝石中结合水的丢失过程，同时生成三氧化铝。500C后，质量百分比趋于稳定，从热重图中可以知道，由拟薄水铝石制取y—A12O3的最佳煅烧温度为450-500C。同相关文献中的结果相同。 23(3)xrd分析1、拟薄水铝石(jade拟合后)『■Emoy¥■£_『■Emoy¥■£_

1.1由文献得到图中前四个峰的峰类型分别为：（020）、（120）、（140）【3】，由jade拟合得到的峰类型为（020）、（120）、（031），可能不同制备条件，晶型有差别。且当晶粒较大时，其XRD谱图将在45°〜55。范围内出现两个强峰（分别为（051）和（200）晶面的特征峰）和两个弱峰，随着晶粒度逐渐变小两个强峰逐渐靠拢，两个小峰也逐渐变弱，当粒度小于10nm时两个强峰合为一个峰，当粒度小到5nm时两个小峰消失.而在xrd图中45°〜55°只出现一个强峰，表明所得产品的晶粒度应该小于5nm。下面通过晶粒度的计算来验证。1.2晶粒度计算扫描时，辐射源Cu/Ka］，入=0.154,056,nm，扫描步长0.02°，2。从5°至U80.06°；根据Scherrer公式（D=K入/Bcos。）计算样品的平均晶粒度.其中：D为平均晶粒度；K为形状因子，00.89；入为X-射线波长，入=0.154,056,nm；B为半高宽对应的弧度大小；。为布拉格衍射角。由jade拟合并计算晶粒度和结晶度：拟合图形并搜索符合产品峰型的标准卡片得较符合的为Y-AlOOH-所以制得的产品很可能为此种晶型。计算晶粒度和结晶度为：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求得的晶粒度分别为3.5、3.1、5.2nm,均小于10nm，说明制得的产品为拟薄水铝石，不是薄水铝石（晶粒度大于50nm）。同时由表中晶粒度可发现，随着半峰宽的减小，晶粒度成增大趋势，主要是因为晶粒的粒径较小时，不能再近似看成具有无限多晶面的理想晶体，对X射线的弥散现象就较严重，表现在峰强变弱，峰变宽。2、y—Al2O3实验测得图为：（直线位置为标准y—Al2O3的峰位置）

用jade计算晶粒度和结晶度得:由图可见，式样具有典型的三个峰，与标准谱图相比，两个强峰（400）、（440））较吻合，（220）、（311）、（222）三个峰可能由于测量环境、产品纯度等影响重叠为一个宽峰。同时与查得文献中的xrd图对比，谱图相似度很高，但是由于试样的颗粒较细，其衍射峰明显宽化且弥散。通过计算晶粒度，得到其平均晶粒度在3nm左右，晶粒度很小，同较大的半峰宽相对应。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求四个最强峰的晶粒度得:峰半峰宽20D/晶粒度二^10.1827825.5725244.0937320.192435.1541242.8499330.1972343.3563742.8807140.2431557.5033336.86543□通过以上计算结果可知，在三种物质中，a-A12O3得晶粒度最大，平均在41nm左右。晶粒度越大，比表面积越小，催化性能也相应比较差，所以一般用y—A12O3作催化剂。六、思考题1、 为什么KBr需要保持干燥？答：因为如果KBr受潮，水就会被带入检测系统中，而红外光谱中会有羟基的吸收峰，所以水中的羟基会影响谱图的解读。2、 如何通过TG-DTA判断制备Y-A12O3催化剂的焙烧温度？答：如前面的分析一样，从拟薄水铝石的TG图中可以看到两次质量的急剧减少，同时DTA图出现峰，而第一次质量减少主要是拟薄水铝石中吸附水的蒸发，后一次是结晶水的去除，所以第二次质量减少的末端温度就是制备Y-A12O3催化剂的焙烧温度，本实验中得到这个温度为450-500°C。4、如何计算晶粒度的大小？答：原理：根据Scherrer公式（D=E/Bcos。）计算，D为平均晶粒度；K为形状因子，KQ0.89；入为X-射线波长，入=0.154,056,nm；B为半高宽对应的弧度大小；。为布拉格衍射角。方法：用jade直接全峰拟合，并直接读出晶粒度；或用origin进行高斯或洛伦兹拟合，读出半峰宽和布拉格衍射角，带入Scherrer公式就可求出。参考文献：【1】揭嘉，王玉林，杨运泉，包建国，刘文英，李国龙大孔体积、超高比表面积y—Al2O3的制备与表征[J].石油化工，2008，5【2】 隋宝宽，刘文洁，杨刚，王刚.温度对拟薄水铝石性能的影响