[發(fā)明專利]一種銅摻雜氧化鈰催化材料的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210435533.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103055875A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 納薇;王華;田俊杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/83
• 分類號(hào): B01J23/83
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于低溫CO氧化反應(yīng)的CuO-CeO₂高效催化材料的制備方法，具體地說(shuō)屬于鈰基金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

鈰作為稀土元素具有許多的優(yōu)點(diǎn)，諸如：在富氧（氧化條件）下，能夠把Ce³⁺氧化為Ce⁴⁺，從而在材料中儲(chǔ)存氧原子；而在貧氧（還原條件）下，能把其儲(chǔ)存的氧原子釋放出來(lái)，即Ce⁴⁺被還原為Ce³⁺，使還原物質(zhì)得到氧原子，達(dá)到了釋放氧原子的目的。這就使得鈰-這種稀土元素成為比較好的催化劑材料。介孔材料在催化劑方面，具有較好的比表面積和容積率而得到了廣泛的研究，如宋曉嵐等（CN1837053A）采用化學(xué)沉淀法合成了介孔CeO₂，具有比表面積較大，顆粒分布比較均勻等優(yōu)點(diǎn)。?

但是單純的氧化鈰在催化氧化、光感、熱敏和燃料電池等方面有些不足，如：催化溫度過(guò)高，靈敏度不足，催化效果和熱穩(wěn)定性不好等。很多學(xué)者對(duì)CeO₂進(jìn)行了摻雜實(shí)驗(yàn)，如：趙文廣等研究了氧化鈰摻雜氧化釔對(duì)氧化鋯的熱膨脹特性；美國(guó)Brookhaven國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Fan?Yang研究了Cu摻雜CeO對(duì)氧化CO性能的研究。但是國(guó)內(nèi)有關(guān)于Cu摻雜介孔CeO₂的報(bào)道仍罕見(jiàn)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種銅摻雜氧化鈰催化材料的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單、原料容易得到、價(jià)格低廉，所得催化材料低溫氧化CO活性高。?

本發(fā)明通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種銅摻雜氧化鈰催化材料的制備方法，經(jīng)過(guò)下列各步驟：?

（a）取銅鹽溶解于溶劑中，連續(xù)攪拌0.5～1h；其中Cu離子的濃度為0.00872～0.17492mol/mL；

（b）按液固比為10︰1～6︰1，將介孔二氧化鈰粉末加入步驟（a）所得銅鹽溶液中，溶解后，靜置24～48h，期間不定時(shí)攪拌；

（c）將步驟（b）的混合溶液置于恒溫干燥箱中以110～120℃干燥10～12h，再經(jīng)研磨后置于馬弗爐中以200～300℃焙燒2～3h，即得到銅摻雜氧化鈰催化材料。

所述步驟（a）的銅鹽是硝酸銅（Cu(NO₃)₂·3H₂O）。?

所述步驟（b）的介孔二氧化鈰粉末是經(jīng)過(guò)下列各步驟制得的：?

（1）取17.1852～52.240g鈰鹽和1.7～5.2964g檸檬酸溶解于溶劑中，連續(xù)攪拌0.5～1h，得到鈰的檸檬酸前驅(qū)體；

（2）取CTAB溶解于溶劑中，于30～40℃下連續(xù)攪拌0.5～1h，得到濃度是0.08～0.25mol/L的CTAB溶液；

（3）在65～70℃的水浴中，按鈰的檸檬酸前驅(qū)體與CTAB溶液的體積比為5︰1～1︰1，將步驟（2）所得溶液緩慢的加入到步驟（1）所得鈰的檸檬酸前驅(qū)體中，再連續(xù)攪拌2～4h，加入NH₃·H₂O至混合液的pH值為8.5～10為止；

（4）將步驟（3）得到的混合物置于聚四氟乙烯的高壓反應(yīng)釜中，然后以100～120℃進(jìn)行晶化8～12小時(shí)，得到沉淀物；

（5）分別以無(wú)水乙醇和水洗滌步驟（4）所得的沉淀物各三次，再以100～120℃中烘干8～12小時(shí)，得到粉末；

（6）把步驟（5）得到的粉末以300～500℃焙燒，即得到介孔二氧化鈰粉末。

所述步驟（1）中鈰鹽是硝酸鈰（Ce(NO₃)₃·6H₂O）。?

所述步驟（1）中鈰的檸檬酸前驅(qū)體中鈰鹽的濃度為0.4～1.2mol/L。?

所述步驟（5）的水為去離子水。?

所述溶劑是去離子水。?

本發(fā)明得到的銅摻雜氧化鈰催化材料通過(guò)采用1%CO、10%O₂和89%N₂的混合氣作為原料氣來(lái)檢測(cè)CO的轉(zhuǎn)化率，在室溫下開(kāi)始通入原料氣，在70～80℃CO開(kāi)始轉(zhuǎn)化為CO₂，并且在120～130℃CO已經(jīng)全部轉(zhuǎn)化為CO₂。如圖6表明在低溫下該催化劑就可以把CO全部轉(zhuǎn)化為CO₂，解決了催化溫度過(guò)高、靈敏度不足和催化效果不好的缺點(diǎn)，是100℃催化氧化CO的效果圖，表明該催化劑的熱穩(wěn)定性很好。?