Structure and properties of WO₃-ZrO₂ Gel composites as potential catalysts for hydrocarbon isomerization process

Tungsten oxide dispersed on zirconia in WO₃-ZrO₂ system found application as strong acidic catalyst in hydrocarbons isomerization process. Specific method for synthesis of gel metal oxide composites based on Complex Sol-Gel Process (CSGP) were elaborated in Institute of Nuclear Chemistry and Technology, Warsaw. Structural investigations of WO₃-ZrO₂ gel composites thermally treated at 500ºC, 650ºC and 800ºC using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopic (SEM) methods were carried out. The gel composites annealed at 500ºC appears as amorphous material, in the composites thermally treated at 650ºC beginning of crystalline forms are observed. The gel composites annealed at 800ºC are polycrystalline. Both oxides exist as separate crystalline phases, ZrO2 in the high symmetry forms: cubic and tetragonal, WO₃ in the monoclinic form.

Tlenek wolframu dyspergowany w tlenku cyrkonu znalazł zastosowanie jako silnie kwaśny katalizator w procesie izomeryzacji węglowodorów. Zaproponowano specyficzną metodę syntezy kompozytów żelowych tlenków metali bazującą na opracowanym w Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie Kompleksowym Procesie Zol-Żel. Badania strukturalne kompozytów żelowych WO₃-ZrO₂ poddanych termicznej obróbce w temperaturach 500ºC, 650ºC, 800ºC. prowadzono stosując metody dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Żele wygrzewane w temperaturze 500ºC okazały się materiałem amorficznym, w kompozytach wygrzewanych w temperaturze 650ºC zaobserwowano pojawienie się form krystalicznych. Natomiast żele wygrzewane w temperaturze 800ºC posiadały strukturę polikrystaliczna. Oba tlenki występują jako oddzielne fazy krystaliczne, ZrO₂ w postaci faz regularnej i tetragonalnej oraz WO₃ w postaci fazy jednoskośnej.