[發明專利]一種蜂窩狀鈰銅復合多元氧化物催化劑、制備方法及應用

無效

• 申請號: 201310374724.8
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103464165A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 施利毅;張登松;黃壘;李紅蕊
• 申請（專利權）人: 東莞上海大學納米技術研究院;上海大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 吳英彬

技術領域

本發明涉及多元納米復合材料制備工藝領域，具體涉及一種蜂窩狀鈰銅復合多元氧化物催化劑，以及制備該催化劑的制備方法及其應用。

背景技術

我國的稀土資源十分豐富，約占世界已探明儲量的80％以上，工業儲量為世界第一。稀土材料由于其獨特的電學、光學及化學性能而在高能磁性器件、發光器件、催化劑及其他功能材料方面有著廣泛的應用。CeO₂作為一種重要的功能化稀土氧化物，因為存在Ce³⁺/Ce⁴⁺電子對而具有非常重要的物理化學性質。CeO₂和含CeO₂的氧化物復合物被廣泛應用于空氣凈化器、紫外屏蔽器、三效催化劑、燃料電池等各種環境和技術領域中，具有很大的使用價值。

離子摻雜的CeO₂可以提高晶格氧存儲能力和氧化還原性能。CuO是一種p-型窄帶隙(12.eV)半導體，Cu⁺/Cu²⁺之間的轉換有利于提高催化性能，在螢石結構的CeO₂中摻入Cu離子可以誘導改進CeＯ₂的化學和電子性能，并且與CeＯ₂產生協同效應，促進CO的催化氧化。在CuO-CeＯ₂結構內形成易還原的CuO物種，與CeＯ₂強烈相互作用且分散性良好。Martínez-Arias等人證明了CuO/CeO₂復合材料對CO選擇性氧化催化表現出很好的催化活性，這是因為這種復合結構具有很高的界面氧化還原活性，并指出不同結構形態的CuO/CeＯ₂具有選擇性差異(A.Martínez-Arias，A.B.Hungría，M.Femández-García，J.C.Conesa，G.Munuera，J.Phys.Chem.B2004，108，17983-17991)。Avgouropoulos等人采用檸檬酸水熱法和尿素/硝酸鹽煅燒法制備出具有良好的CO選擇性低溫氧化催化活性的CuO-CeＯ₂復合催化劑歸因于CuO在載體CeO₂表面上的高分散性和相互強烈作用(G.Avgouropoulos，T.Ioannides，H.Matralis，Applied?Catalysis?B：Environ.2005，56，87-93)。一般來說，Cu對促進CO氧化作用決定于它們在CeＯ₂基體里的分散程度或與CeＯ₂的相互作用。在傳統的浸漬煅燒合成方法中易得到大顆粒團聚的催化劑，具有的比表面積較小，催化活性低。此外，單純的CeO₂熱穩定性比較差，元素Zr的引入可以提高復合催化劑的熱穩定性，避免在高溫下燒結而帶來的比表面積降低。近年來，Zhu等人利用尿素水熱法結合浸漬法合成了高催化活性的CuO/Ce_0.67Zr_0.33Ｏ₂催化劑(J.Zhu，L.Zhang，Y.Deng，B.Liu，L.Dong，F.Gao，K.Sun，L.Dong，Y.Chen，Applied?Catalysis?B：Environ.2010，96，449-457)。Cao等人利用表面活性劑輔助合成高比表面積介孔Ce_0.8Zr_0.2Ｏ₂，然后通過沉積沉淀的方法合成了CuO/Ce_0.8Zr_0.2Ｏ₂復合催化劑(J.Cao，Y.Wang，T.Zhang，S.Wu，Z.Yuan，Applied?Catalysis?B：Environ.2008，78，120-128)?？v觀以前的研究工作，大多數合成方法需要高溫高壓或引入表面活性劑，不僅耗費較多能量，且反應產物量很少，降低了合成效率。從催化劑的活性和穩定性兩方面考慮，研制一種新型的具有低成本、高催化活性、高穩定性的催化劑，尤其是Ce-Zr-Cu-O非貴金屬的多元復合催化劑是非常有意義的。目前為止，還沒有人利用聚苯乙烯球作為模板制備蜂窩狀的多元氧化物復合物催化劑。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種低溫條件下，利用聚苯乙烯球作為模板制得的蜂窩狀鈰銅復合多元氧化物催化劑，以及該催化劑的制備方法及應用。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案為：