2003_面上_磷酸盐陶瓷催化剂载体 (2).doc

国家自然科学基金申请书 学科代码： B060409 受理部门： 收件日期： 受理编号： 第 16 页 共 16 页 国家自然科学基金 申 请 书 您现在还不能填写文档或打印，请根据以下三个步骤操作： 1)如果您是Word2000或以上版本用户，请把Word宏的安全性设为:"中" 方法: Word菜单->工具->宏->安全性->安全级,设置为"中" (如果您是Word97用户，继续执行以下步骤) 2)关闭本文档，重新打开本文档 3)点击"启用宏"按钮，即可开始填写本文档或打印了 资助类别：面上项目 亚类说明：地区科学基金项目 附注说明： 项目名称：新型抗热震NZP族磷酸盐陶瓷催化剂载体的制备研究 申 请 者：祝琳华 电话：0871-5192340 依托单位：昆明理工大学 通讯地址：云南省昆明市学府路253号 邮政编码：650093 单位电话：0871-5192340 E-mail ：ding5601@ 申报日期： 2003年3月6日 国家自然科学基金委员会 基本信息 申 请 者 信 息 姓名 性别 女 出生 年月 1967年7 月 民族 汉族 学位 硕士 职称 副教授 主要研究领域 精细磷酸盐陶瓷材料 电话 0871-5192340 E-mail ding5601@ 传真 个人网页 工作单位 昆明理工大学\生物与化学工程学院化工系 在研项目批准号 依托单位信息 名称 代 码 65009301 联系人 侯竞斌 E-mail Lzshen@. 电话 0871-5192340 网站地址 合作单位信息 单 位 名 称 代 码 项 目 基 本 信 息 项目名称 资助类别 面上项目 亚类说明 地区科学基金项目 附注说明 学科代码 B060409:催化剂工程 E021304:其他无机非金属类材料 基地类别 预计研究年限 2004年1月 — 2006年12月 研究属性 应用基础研究 总预算经费 20万元 申请经费 20万元 摘 要 项目研究内容和意义简介（限400字）：在前期已经成功研制出具有零膨胀特性的抗热震性能良好的NZP族磷酸盐陶瓷的基础上，进一步将此类材料开发为新的催化剂载体材料。本项目以净化汽车尾气的三效贵金属催化剂为应用目标，用共沉淀法制备具有零膨胀或低热膨胀性能的NZP族磷酸盐载体，用浸渍法在载体上负载Pt、Rh、Pd贵金属活性组分，制成贵金属催化剂，选择净化汽车尾气CO、HC、NO的催化氧化反应为模型反应，检验催化剂的活性，研究这种新型载体与贵金属活性组分之间的相互作用，载体的化学组成、表面修饰和改性对催化剂活性的影响，为三效贵金属催化剂的设计和制造提供新的抗热震载体材料，为充分利用云南省的磷资源优势，生产高附加值的精细磷酸盐材料提供新途径。 关 键 词(用分号分开，最多5个) NZP族磷酸盐陶瓷，催化剂载体，抗热震性能 项目组主要成员 编号 姓 名 出生年月 性别 职 称 学 位 单位名称 电话 E-mail 项目分工 每年工作时间（月） 1 1967年7月 女 副教授 硕士 昆明理工大学 0871-5192340 ding5601@ 项目负责人 8 2 1963年10月 男 教授 硕士 昆明理工大学 0871-5192340 xpliao@ 研究方案指导 6 3 1968年6月 女 讲师 硕士 昆明理工大学 0871-5192340 yangjin621@ 载体制备试验研究 6 4 1963年2月 男 教授 硕士 昆明理工大学 0871-5192340 jsyjsybt@ 活性检验方案指导研究 6 5 1964年6月 女 副教授 硕士 昆明理工大学 0871-5192340 hpli@ 催化剂制备试验研究 6 6 1964年2月 女 副教授 硕士 昆明理工大学 0871-5192340 fuh@ 催化剂活性评价 6 7 8 9 10 总人数 高级 中级 初级 博士后 博士生 硕士生 6 5 1 0 0 0 0 说明: 1. 高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请者负责填报，总人数自动生成。 说明: 2. 第一人必须是申请者，信息从前面自动读入。 经费预算 (单位:万元) 科 目 预算金额 备注（计算依据与说明） 一．研究经费 17.0000 1．科研业务费 7.5000 （1）测试/计算/分析费 2.0000 主要用于催化剂的表征测试 （2）能源/动力费 0.5000 实验室水电费 （3）会议费/差旅费 3.0000 调研、参加学术会议 （4）出版物/文献/信息传播事务费 2.0000 用于资料检索、发表论文、申请专利 （5）其他 0.0000 2．实验材料费 3.5000 （1）原材料/试剂/药品购置费 2.0000 用于购买制备载体和催化剂的试剂和原材料 （2）其他 1.5000 购买催化剂活性检验用的CO、O 、N 和比表面测定用的液N 、H 3．仪器设备费 2.5000 （1）购置 0.5000 购买低值易耗品 （2）试制 2.0000 改装现有小型固定床反应装置用于催化剂活性检验 4．实验室改装费 2.5000 用于对实验室进行简单的装修和改造，以防止某些设备受潮和腐蚀 5．协作费 1.0000 用于对外联络 6．其他 0.0000 二．国际合作与交流费 0.0000 1．项目组成员出国合作交流 0.0000 2．境外专家来华合作交流 0.0000 三．劳务费 2.0000 四．管理费 1.0000 按规定提取 五．其他 0.0000 经 费 总 预 算 20.0000 申 请 经 费 20.0000 其他经费来源（单位：万元） 自然科学基金其他项目资助经费 0.0000 国家其他计划资助经费 0.0000 其他经费资助（含部门匹配） 0.0000 合 计 0.0000 国家自然科学基金项目申请书 报告正文 （一）立项依据与研究内容（4000-8000字）： 1、项目的立项依据 适合作为催化剂活性组分的过渡金属中，八个贵金属占了很大比例，而贵金属常负载在较大比表面积载体上，故载体是负载型贵金属催化剂的一个重要组成部分，它既能减少贵金属用量，降低催化剂成本，又能提高贵金属催化剂的活性表面积、机械强度和热稳定性，延长催化剂的使用寿命，同时，载体的性质对活性组分的状态、催化活性及选择性也会产生重要的影响[1][2]。 目前，汽车尾气中所含的CO、HC、NOX三种污染物的净化采用以贵金属Pt、Rh、Pd为活性组分的三效催化剂［3］［4］[5 ]，由于汽车尾气温度不恒定，启动时温度低，加速时温度可高达1000℃，且处于不断的震动中，因此要求载体具有优良的抗热震、抗机械震动性能和大的比表面积。现在使用的载体是在蜂窝状的堇青石上涂覆活性Al2O3后形成的一个复合载体，使用这种载体存在两个问题，首先是现阶段国内自行生产的载体性能不好，用进口的载体材料使催化剂成本上升；其次，由于Al2O3 的热膨胀系数较大，抗热震性能差，而直接在堇青石上负载贵金属则催化剂的活性不好，故需要借助低热膨胀材料堇青石作为基底，将比表面积较大的活性Al2O3涂覆其上，这使催化剂的生产工序变得复杂，而且，涂覆Al2O3的过程中，由于Al2O3悬浮料浆浓度会发生改变，影响了涂层质量的稳定性。 若能够找到一种可同时赋予三效贵金属催化剂良好的活性和抗热震性能的载体材料，则有望成为现在使用的Al2O3/堇青石复合载体的一个极具竞争力的替代材料。 NZP族磷酸盐陶瓷正好具备了这样的可能性，依据有两个，其一，NZP族材料是一类具有三维网状结构但组成不同的新型结构功能陶瓷材料[6]，母体组成为NaZr2P3O12（简称NZP）,它性能上最大的特点是热膨胀系数可设计，即通过组成的调整，能使平均热膨胀系数从负值到正值连续变化，可获得抗热震性能良好的零膨胀材料，若将NZP族磷酸盐陶瓷开发为载体材料，可使以它为载体的催化剂能够承受温度急剧变化所带来的热冲击，不会因膨胀或收缩而粉碎，从而提高催化剂的使用寿命。其二，NZP族磷酸盐陶瓷在晶体的空间结构上也具备了开发为载体材料的可能性，其晶体结构中由PO4四面体和ZrO6八面体以共顶点方式形成的三维网络通道中存在三类空隙[6]，这些空隙可以被不同的金属离子占据，这样的空间结构特征为其作为催化剂载体提供了极大的可能性。我们项目组对所制备的经过900℃煅烧的NZP族材料用氮吸附法测试了比表面积，结果为60m2/g至150 m2/g之间，适合作为催化剂载体，而且通过降低煅烧温度还可以使比表面积增大。 综上所述，NZP族磷酸盐陶瓷从材料的结构特征到热膨胀性能等方面都具备了作为优良的抗热震催化剂载体的前提条件，所以将其开发为新的催化剂载体材料是一项很有意义的工作，而此项工作目前国内外尚未见具体的研究报道，仅简单提及NZP族材料有此应用前景。如果研究证实NZP族磷酸盐陶瓷能使负载的贵金属具有良好的活性，则可望成为现行三效贵金属催化剂载体的一个有竞争力的替代材料。即便研究结果表明NZP族材料表面仍需涂覆活性Al2O3，才能使贵金属催化剂的活性满足要求，那么，NZP族磷酸盐材料作为继堇青石之后的另一个候选基底材料，无论在抗热震性能还是机械强度、热稳定性和化学稳定性方面，都完全可以和堇青石相媲美，尤其是对充分利用云南省丰富的磷资源生产高附加值的精细磷酸盐材料有实用价值。 此外，由于NZP族磷酸盐陶瓷热膨胀系数的可设计性，使它能够与多种材料的热膨胀性能相匹配，这一独特的优点在设计整体式微通道催化反应器[7]方面同样具有潜在的应用价值。 对NZP族磷酸盐陶瓷研究较为深入的是美国和日本，已经合成的NZP族陶瓷包括碱金属系列的MZr2P3O12（M=Li,Na,K,Rb,Cs）和碱土金属系列的MZr4P6O24（M=Mg,Ca,Sr,Ba）[8][9]，国内二十世纪90年代才开始对NZP族材料的研究报道。本项目组在前期研究中应用材料设计的概念，设计并制备出两个系列的NZP族陶瓷Ca1-xBaxZr4P6O24（0<x<1.0）和Sr1-xK2xZr4P6O24（0<x<1.0）,通过组成的调整实现了热膨胀系数从负值到正值的连续可调，并得到三个零膨胀材料，20-1000℃的平均线膨胀系数分别为 - 0.8×10-6/℃、0.6×10-6/℃和0.2×10-6/℃，具有良好的抗热震性能[10][11]。已有研究表明，孔结构的存在并不影响材料的热膨胀特性[12]。 长期以来，对该族材料的研究主要集中在粉体制备和低热膨胀特性方面，且国外报道的粉体制备方法多为溶胶-凝胶法，而本项目组在前期工作中用简单易行的共沉淀法合成了平均粒径2μm左右的超细NZP族化合物的粉体，通过低分子有机溶剂分散，很好地解决了粉体制备中的团聚问题[１3]，为工业化生产奠定了基础，并完成了粉体的成型、烧结条件的研究和烧结体抗压性、抗热震性及热膨胀特性的研究（前期制备的NZP族陶瓷样品的最高抗压强度可达288Mpa）。 本项目组拟在前期研究成果的基础上，选择具有零膨胀或低热膨胀特性的NZP族磷酸盐材料，将其进一步开发为新的催化剂载体材料，对这种新的载体进行表征，为催化剂设计提供基础数据（如比表面、孔径、比孔容等）；然后以磷酸盐陶瓷为载体，采用浸渍法制备负载型三效贵金属催化剂，表征所制备的催化剂，以净化汽车尾气的的催化氧化反应为模型反应，在小型固定床反应器中进行催化剂活性检验，研究载体性质对催化剂活性的影响，为工业催化剂设计提供新型抗热震载体材料。 主要参考文献： １． 李玉敏.工业催化原理[M].天津：天津大学出版社，2000. ２． 潘履让 固体催化剂的设计与制备[M].天津：南开大学出版社，1993. ３． 滕加伟，宋庆英等.催化法脱除NOx的研究进展[J].环境污染治理技术与设备 2000，1：　38-45. ４． 屠兢，伏义路等.Pd/γ- Al2O3三效催化剂中助剂的作用[J].催化学报，2001，22（4）：390-394 5．陈耀强，龚茂初，史忠华等.高性能稀土储氧材料和P-R型汽车尾气净化三效催化剂研制[J]. 　　四川大学学报（增刊），2002，34（8）：285-286. 6 陈玉清，丁子上，方中华. NZP族陶瓷的组成与分类[J].材料导报，1995，5：37-41. 7 江莉龙，林诚，郑起.整体式微通道反应器—一种新颖的催化剂反应器[J].四川大学学报（增刊）， 　　2002，34（8）：342-346. 8．LIMAYE S Y, AGRAWAL D K, MCKINSTRY H A. Synthesis and Thermal Expansion of MZr4P6O24 　　(M = Mg, Ca, Sr, Ba)[J]. J Am Ceram Soc,1987,70(10):232-236. 9 IMAYE S Y, AGRAWAL D K, RUSTUM ROY. Synthesis, sintering and thermal expansion of 　　Ca1-xSrxZr4P6O24 –an ultra-low thermal expansion ceramic　system[J].J.Mater.Sci.1991, 　　26:93-98. 10. 祝琳华，廖学品，郎小川等.磷酸盐陶瓷Ca1-xBaxZr4(PO4)6零膨胀组成的耐热冲击性研究[J].无 　　机材料学报，2001，16（3）：452-458. 11．祝琳华，杨劲等. 提高NZP族陶瓷耐热冲击性的研究[J]. 中国陶瓷，2002，38 （2）： 8-10. 12．胡晓珍，葛曼珍，杨辉. NZP材料低热膨胀性能研究[J]. 材料科学与工程，1998，16：39-42. 13．祝琳华，廖学品等. 共沉淀法制备Ca1-xBaxZr4(PO4)6　粉体的研究[J].硅酸盐学报，2001，3： 271-274. 2、 项目的研究内容、研究目标,以及拟解决的关键问题 研究内容： 从前期研究已经成功制备的材料中选择组成上有代表性，并且具有零膨胀或低热膨胀特性的6种不同化学组成的NZP族磷酸盐材料作为研究对象，它们分别是CaZr4P6O24、Ca0.85Ba0.15Zr4P6O24、BaZr4P6O24和SrZr4P6O24、Sr0.5KZr4P6O24、KZr2P3O12，对载体进行表面修饰和改性，然后采用浸渍法负载Pt、Rh、Pd三种贵金属活性组分，对催化剂进行表征，研究载体组成、载体的修饰和改性对贵金属活性组分形态的影响，在此基础上完成对载体组成和制备条件的初步筛选，再用筛选出的载体制备Pt-Rh-Pd三元催化剂，以汽车尾气中CO、HC、NOX的催化氧化反应为模型反应，进行活性检验。 具体内容包括五个方面： （1） 磷酸盐载体的制备及表征 我们在前期研究中已较好地解决了共沉淀法制备磷酸盐粉体过程中的团聚及分步沉淀问题，故本项目的载体制备仍然沿用这种方法。共沉淀法合成的前驱体是无定形的，须经过高温煅烧才能转化为NZP型晶体化合物，煅烧温度将对载体的表面结构产生较大的影响，故本项目将对载体进行表征，包括物相、比表面积和比孔容，研究煅烧温度对磷酸盐载体的相组成、比表面积及孔结构的影响，确定合适的煅烧温度。 （2） 载体的修饰和改性研究 负载型催化剂中，载体的表面性质对活性组分的状态和行为有重要影响，本项目拟采用不同pH值的酸溶液对载体进行表面修饰；采用引入稀土氧化物的方法对载体进行改性，研究载体表面修饰和改性对贵金属活性组分的物相结构、分散度和催化活性的影响，确定合适的表面修饰和改性条件。 （3） 负载型贵金属催化剂的制备 选择贵金属Pt、Rh、Pd为活性组分，先不考虑催化剂的成型方法，以不同制备条件所获得的NZP 族磷酸盐材料为载体，采用最简单的浸渍法制备细颗粒催化剂供活性检验用。 （4）催化剂的表征 对所制备的催化剂进行表征，根据表征的结果，研究载体的化学组成、煅烧温度及载体的修饰、改性对活性组分形态、分散度及催化活性的影响，获得贵金属活性组分在不同性质的载体上的形态、分散度和催化活性，进行载体组成和制备条件的筛选。 （5）催化剂的活性检验 以CO、HC、NOX三种机动车排放的污染物的催化氧化为模型反应，在小型固定床反应器中，对所制备的贵金属催化剂进行活性检验，研究载体性质对催化剂活性的影响。 研究目标: 通过对以上内容的研究，拟获得NZP族磷酸盐载体组成、制备条件（包括载体的煅烧温度，载体修饰和改性条件）与Pt、Rh、Pd贵金属活性组分的形态、催化剂活性表面积和催化剂活性的关系，进行载体组成和制备条件的筛选，最终制备出具有良好抗热震性能，且能赋予贵金属活性组分良好的催化活性的新型NZP族磷酸盐载体，为三效贵金属催化剂设计和制备提供新的性能优良的载体材料。 拟解决的关键问题： 通过本项目的研究，拟重点解决以下科学问题 （1）NZP族磷酸盐载体的组成对贵金属活性组分形态和活性的影响； （2）载体的煅烧温度对贵金属催化剂活性比表面积、比孔容、活性组分形态和活性的 影响； （3）载体的修饰和改性对贵金属活性组分形态和活性的影响； （4）NZP族磷酸盐载体与贵金属间的相互作用原理。 3、 拟采取的研究方案及可行性分析 将NZP族磷酸盐材料用做贵金属催化剂的载体是一次新的尝试，虽然从ＮＺＰ族磷酸盐材料的结构、性能来分析，它可以成为贵金属催化剂良好的载体，但结果仍有待于试验研究证实。鉴于此，本项目拟采取两套研究方案，方案一是在NZP族磷酸盐材料上直接负载贵金属；方案二则是在NZP族磷酸盐材料上涂覆活性Al2O3后，再负载贵金属，亦即将ＮＺＰ族磷酸盐材料开发成Al2O3／ＮＺＰ族材料复合载体。研究内容以方案一为主，方案二作为候补方案，如果研究结果证实NZP族材料直接担负贵金属其活性不能满足要求，则再按照方案二继续进行研究。 方案一 研究方法、技术路线和实验手段： （1） 磷酸盐载体的制备与表征 用共沉淀法分别制备具有零膨胀特性和低热膨胀特性的6种不同组成NZP族磷酸盐陶瓷粉体Ca1-xBaxZr4P6O24(x=0、0.15、1.0，简称CBZP）和Sr1-xK2xZr4P6O24 （x=0、0.5、1.0，简称SKZP）的前驱体，分别在800℃、1100℃、1200℃煅烧，得到6种不同组成的载体。 载体表征内容和方法：用XRD研究不同煅烧温度得到的载体的物相；用N2吸附BET容量法测定载体的比表面；用CCl4法测定载体比孔容；载体形貌用TEM观察。 （2）NZP族磷酸盐载体的修饰和改性 载体表面修饰：将一定量的载体浸渍在不同pH值的硝酸水溶液中保持数小时后滤出、烘干、焙烧，得到不同pH值溶液修饰的载体。 载体的改性：将载体用Ce(NO3)3溶液浸渍处理，得到经稀土氧化物改性的载体。 研究经过修饰和改性的载体对活性组分物相结构、分散度以及载体与活性组分间相互作用的影响。 （3）负载型贵金属催化剂制备及表征 制备方法：采用常规分步浸渍法，将制备的6种载体分别用一定浓度的Pt、Rh、Pd的盐溶液浸渍，然后在120℃下烘干，空气中500℃焙烧2小时，再经过450℃下H2还原1小时，得到负载 Pt- Rh -Pd的贵金属催化剂。 表征的内容及方法：用XRD测定催化剂本体的物相结构；用EPMA测定催化剂本体的化学组成；催化剂表面的物相组成用XPS测定；采用化学吸附测定活性表面积；用NH3-TPD表征催化剂的表面酸性；用H2-TPR表征催化剂还原性；通过电子显微镜观察贵金属在载体表面的分散度。 　（4）催化剂三效转化活性检验 以CO、HC、NOX三种大气污染物的催化氧化反应为模型反应，检验三元贵金属催化剂的三效转化活性。 模型反应气体：含0.1% NO ，1.5% CO，0.15% C3H6和一定含量O2（使原料气的氧化还原当量比数S=1），以N2作为平衡气；活性检验装置：专用的多路固定床连续流动小型反应器；测试内容：不同载体上Pt-Rh-Pd三元催化剂的三效转化率随反应温度的变化关系；气体产物分析方法：CO用GC-102型气相色谱仪热导检测（TCD），C3H6用SC-6型色谱仪氢焰检测（FID），NO 和NO2用8840型化学发光式氮氧化物分析器检测。 　　 方案二 研究方法、技术路线和实验手段： （1） 网眼多孔NZP族磷酸盐陶瓷坯体的制备 采用有机泡沫浸渍工艺制备具有三维网状骨架结构的高气孔率多孔NZP族磷酸盐陶瓷作为复合载体的基底。网眼多孔陶瓷的成型分两个阶段： 第一阶段用共沉淀法制备NZP族磷酸盐陶瓷粉体SKZP和CBZP的前驱体料浆，采用有机泡沫浸渍工艺，选择具有贯通气孔的软质聚氨酯海绵作为骨架，用制备好的高粘度磷酸盐浆料浸渍有机泡沫体，挤出多余的浆料，在室温下养护24小时，然后在约100℃下干燥12小时，干燥后的试样在600℃下烧掉有机泡沫体，并继续在800℃对素坯进行预烧，得到网眼预制体；第二阶段用粘度较低的相同组成的磷酸盐浆料对网眼预制体进行涂覆-干燥-涂覆处理，然后在1300℃烧结成型，得到组成为SKZP和CBZP的抗热震多孔NZP族磷酸盐陶瓷。 （2） Al2O3/SKZP、Al2O3/CBZP复合载体的制备 将网眼多孔NZP族陶瓷坯体浸渍在Al2O3悬浮液浆料中,形成水合Al2O3包覆在网眼陶瓷表面，干燥后在450℃下焙烧处理，使水合Al2O3转化为γ- Al2O3，获得Al2O3/SKZP和Al2O3/CBZP复合载体，复合载体的孔结构通过SEM进行观察。 （3） Al2O3/SKZP复合载体的抗热震性能检验 将所制备的复合载体置于1000℃高温下烘烤一段时间后，再在室温下冷却，如此反复多次，直至载体表面出现裂纹，用反复热震的次数衡量载体的抗热震性能，并与现在使用的Al2O3/堇青石复合载体的抗热震性能进行比较。 （4）三效贵金属催化剂制备及活性检验 采用分步浸渍法，分别用Pt-Rh-Pd的盐溶液对已经制备好的复合载体进行分步浸渍，然后烘干、焙烧、H2还原，得到网眼多孔复合载体负载的三效贵金属催化剂。 用CO、HC、NOX的催化氧化反应对所制备的Pt-Rh-Pd/γ-Al2O3/SKZP和Pt-Rh-Pd/γ-Al2O3/CBZP催化剂的三效转化活性进行检验，与现在已经实际应用的Pt-Rh-Pd/Al2O3/堇青石催化剂的活性进行对比。针对实际应用的活性检验必要时可以委托昆明铂业公司（原昆明贵金属研究所）直接用机动车排放的尾气在试验装置上进行，该公司目前是以进口的蜂窝状堇青石涂覆活性Al2O3的复合载体负载贵金属生产净化汽车尾气的三效催化剂。 4、年度研究计划及预期研究结果 年度计划安排: 2004年1月～2004年12月：资料检索和进行预实验，在此基础上设计详细的实验方 案，完成载体制备、表征，撰写阶段性研究论文； 2005年1月～2005年12月：进行载体表面修饰、改性和催化剂的制备及表征研究， 完成载体的初步筛选，撰写和发表阶段性研究论文； 2006年1月～2006年12月：在初步筛选载体的基础上，进一步制备三元贵金属催化 剂，进行催化剂的三效活性检验，完成载体的最后筛选， 确定合适的载体组成及其制备、修饰和改性条件，综合 实验结果，进行理论总结并写出综合研究报告，发表文 章，申请专利，结题验收。 预期研究成果： （1） 用共沉淀法制备6种具有零膨胀或低热膨胀特性的NZP族磷酸盐载体材料，完成载体的表征，确定制备条件； （2） 完成载体的表面修饰和改性研究，确定合适的载体表面修饰和改性方法； （3） 用浸渍法制备出以Pt、Rh、Pd为活性组分，以磷酸盐材料为载体的负载型催化剂；完成催化剂的表征和活性检验，获得载体性质与活性组分形态及催化活性的关系； （4） 筛选出能赋予贵金属催化剂良好活性和良好抗热震性能的载体，确定这种载体的组成、制备条件、表面修饰及改性方法，为负载型贵金属催化剂设计提供新的抗热震载体材料； （5） 根据研究成果发表论文5篇，申请专利1至2项。 （二）研究基础与工作条件 1、工作基础 从1996年起，本项目组即开始进行“耐热冲击磷酸盐陶瓷材料的研制开发与基础理论研究”课题（云南省科委青年基金资助96B060Q），经过三年的研究，已经成功制备出热膨胀系数连续可调的NZP族磷酸盐陶瓷 Ca1-xBaxZr4P6O24(0≤x≤1) 和Sr1-xK2xZr4P6O24(0≤x≤1)，掌握了从粉体合成到烧结的完整工艺过程，重点解决了超细粉的制备工艺、烧结条件对致密化进程和材料力学性能的影响、材料的低热膨胀特性与其化学组成和组织结构的关系等科学问题，已在国内核心期刊上发表学术论文8篇，其中被Ei收录2篇。 研究成果已于1999年12月通过专家组鉴定，鉴定意见认为该研究所提出的理论与方法在湿化学法粉体制备方面具有较高的学术意义及应用前景，所制备的磷酸盐陶瓷材料具有较好的力学性能，并通过组成的调整获得了平均热膨胀系数接近零（0.2×10-6/℃）且热膨胀异向性很小的Sr1-xK2xZr4P6O24陶瓷材料，研究成果处于国内领先水平，建议加强应用研究。 2001年，我们用ST-03型比表面-孔径测定仪测试了所制备的零膨胀组成的粉体的比表面积，证实了该材料具有作为催化剂载体的可能性。 2、工作条件 本项目的实验研究拟在昆明理工大学生物与化学工程学院磷化工重点学科实验室进行，目前我们实验室已经具备进行磷酸盐陶瓷载体制备、表征和进行催化剂制备及活性评价所需的主要仪器设备，个别分析项目可在云南省科委分析测试中心解决。 我校磷化工重点实验室现有以下仪器设备： 共沉淀法制备超细粉体装置 自制 DBL-B型表面电位-粒径仪 上海上立检测仪器厂 干压成型装置 自制 常压烧结电炉（最高温度可达1300℃） 长沙实验电炉厂 ST-03型比表面-孔径测定仪 北京分析仪器厂 连续流动小型固定床试验装置 华东理工大学自制 GC-120型气相色谱仪 上海分析仪器厂 3．申请人简历 祝琳华：女，硕士，副教授，项目申请人和负责人。1967年出生，1989年毕业于华东化工学院无机化工专业，获学士学位，2001年6月获四川大学化学工程专业硕士学位，现为昆明理工大学在职博士研究生，研究方向为NZP族磷酸盐材料的应用与基础理论研究。申请者从1998至今一直从事磷酸盐材料的研究、开发，是云南省科委青年基金项目“耐热冲击磷酸盐陶瓷材料的研制开发与基础理论研究”（96B060Q）的第二完成人，省教委基金项目“磁流体密封”（9942079）的第二完成人，具备较为扎实的理论基础和科研积累，较强的独立工作能力和协作能力，近期在国内核心期刊上发表的与本项目有关的论文共7篇： 1． 祝琳华，廖学品，郎小川等 .磷酸盐陶瓷Ca1-xBaxZr4(PO4)6零膨胀组成的耐热冲击性研究[J]. 无机材料学报，2001，16（3）：452-458.（已被Ei收录） 2． 祝琳华，廖学品，郎小川等. 共沉淀法制备Ca1-xBaxZr4(PO4)6　粉体的研究[J]. 硅酸盐学报，2001，29（3）：271-274.（Ei收录期刊） 3． 祝琳华，廖学品，杨劲等.烧结条件对磷酸盐陶瓷低热膨胀特性的影响[J]. 功能材料，2002， 33（1）：90-92. （Ei收录期刊） 4． 祝琳华，杨劲，廖学品. 提高NZP族陶瓷耐热冲击性的研究[J]. 中国陶瓷，2002，38 （2）： 8-10. 5． 祝琳华，廖学品，郎小川等 . 磷酸盐陶瓷Ca1-xBaxZr4(PO4)6粉体制备的分散机理研究[J]. 材料导报，2001，15（6）：65-67. 6. 祝琳华. 添加剂对NZP族磷酸盐陶瓷热膨胀性能的影响[J]. 硅酸盐学报，2003，31（5） （待发表）. （Ei收录期刊） 7． 祝琳华，杨劲，廖学品. NZP族陶瓷材料的制备工艺及其性能研究进展[J]. 云南大学学报，2001，24（1）：259-262. 廖学品：1986年毕业于成都科技大学化学工程专业，1989年获成都科技大学化学工程专业硕士学位。主持过省科委项目“耐热冲击磷酸盐陶瓷材料的研制开发与基础理论研究”，在本项目中担任研究方案指导，近期发表与本项目有关的论文： 1． 廖学品，祝琳华，郎小川等. 磷酸盐陶瓷材料的热膨胀特性[J].材料科学与工程，2000，18（4）： 45-48. 2． 廖学品，祝琳华，杨劲等.低热膨胀磷酸盐陶瓷材料的合成[J].四川大学学报，2001，33（2）： 38-42（已被Ei收录） 杨 劲：1990年毕业于华东理工大学化学工程专业，2000年获四川大学化学工程专业硕士学位，云南省科委项目“耐热冲击磷酸盐陶瓷材料的研制开发与基础理论研究”的主要研究者之一，在本项目中承担载体制备试验研究任务，近期发表的与本项目有关的论文： 1． 杨劲，廖学品等.Sr0.5Zr2P3O12陶瓷力学性能研究[J].中国陶瓷，2001，37（3）：7-9. 2． 杨劲，廖学品，祝琳华等.复合磷酸锆锶钾的烧结研究[J].现代技术陶瓷，2002，23（1）：3-7. 角仕云：1986年毕业于华南工学院无机化工专业，1989年获华南工学院化学工程专业硕士学位，长期从事“化学反应工程”的教学和科研，云南省科委项目“耐热冲击磷酸盐陶瓷材料的研制开发与基础理论研究”的主要完成人之一，在反应器设计方面有专长，发表过多篇论文，在本项目中主要承担催化剂活性检验的实验研究、指导任务。 李沪萍：1986年毕业于成都科技大学化学冶金专业，1989年获成都科技大学化学工程专业硕士学位。长期从事“磷化工工艺学”和“化工热力学”教学，主持完成了云南省科委项目“钙镁磷肥高炉内热过程研究”，发表研究论文多篇。在本项目中承担催化剂制备实验研究任务。 罗康碧：1986年毕业于成都科技大学化学冶金专业，1989年获成都科技大学化学工程专业硕士学位。长期从事“化学反应工程”的教学，主持过云南省教委项目“水热法处理重金属共沉积物制备铁氧体磁粉”，发表研究论文多篇。在本项目中承担催化剂活性检验实验研究任务。 国家自然科学基金项目申请书 签字和盖章页(此页不用填写!!!) 申 请 者：祝琳华 依托单位：昆明理工大学 项目名称：新型抗热震NZP族磷酸盐陶瓷催化剂载体的制备研究 资助类别：面上项目 亚类说明：地区科学基金项目 附注说明： 申请者承诺： 我保证申请书内容的真实性。如果获得基金资助，我将履行项目负责人职责，严格遵守国家自然科学基金委员会的有关规定，切实保证研究工作时间，认真开展工作，按时报送有关材料。若填报失实和违反规定，本人将承担全部责任。 签字： 项目组主要成员承诺： 我保证有关申报内容的真实性。如果获得基金资助，我将严格遵守国家自然科学基金委员会的有关规定，切实保证研究工作时间，加强合作、信息资源共享，认真开展工作，及时向项目负责人报送有关材料。若个人信息失实、执行项目中违反规定，本人将承担相关责任。 编号 姓 名 工作单位名称 项目分工 每年工作时间(月) 签 字 1 祝琳华 昆明理工大学 项目负责人 8 2 廖学品 昆明理工大学 研究方案指导 6 3 杨劲 昆明理工大学 载体制备试验研究 6 4 角仕云 昆明理工大学 活性检验方案指导研究 6 5 李沪萍 昆明理工大学 催化剂制备试验研究 6 6 罗康碧 昆明理工大学 催化剂活性评价 6 7 8 9 10 依托单位及合作单位承诺： 已按填报说明对申请人的资格和申请书内容进行了审核。申请项目如获资助，我单位保证对研究计划实施所需要的人力、物力和工作时间等条件给予保障，严格遵守国家自然科学基金委员会有关规定，督促项目负责人和项目组成员以及本单位项目管理部门按照国家自然科学基金委员会的规定及时报送有关材料。 依托单位公章