[發明專利]一種立方形貌納米復合金屬氧化物催化劑CeO2-Co3O4的制備方法

在審

• 申請號: 201610004723.8
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105498782A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 王華;曾良鵬;李孔齋;黃樊;魏永剛;祁先進;祝星;鄭敏
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J35/02;B01J37/10;B82Y40/00;B82Y30/00
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技術領域

本發明涉及一種立方形貌納米復合金屬氧化物催化劑CeO₂-Co₃O₄的制備方法，屬 于催化材料制備技術領域。

背景技術

隨著現代經濟的快速發展，以煤炭、石油和天然氣為支柱的化石燃料的使用日益 廣泛，一氧化碳（CO）等空氣污染物大量排放而導致的大氣污染問題也日益突出。據調查報 道，工業生產廢氣和交通運輸尾氣是造成大氣污染的主要源頭，其中70%以上的城市空氣污 染來自于汽車尾氣排放。CO是汽車尾氣的主要成分，城市大氣污染物中的CO絕大部分來自 于汽車尾氣排放。目前，對汽車尾氣進行催化后處理的凈化思路被認為是減少CO等污染物 排放的最有效可行的方法。

催化反應是化學反應的一個重要分支，約有90%的化工過程會涉及催化劑的使用。 催化劑一般是通過降低反應活化能來提高化學反應速率，特別是當其使得反應控速步驟的 活化能降低時，反應速率將會極大地提高，大大縮短反應所需時間。由此看出，催化劑的開 發和使用對現代社會的工業化大生產發揮著極其重要的作用。尤其是一般發生在固體催化 劑表面發生的多相催化反應，作為催化反應的一個重要方向，對其的基礎研究及工業應用 已成為現代化工發展的熱點方向。

以往研究者們通常都是通過尋找新的催化材料、縮小催化劑粒徑和增加催化劑比 表面積等尋找特定化學組成和簡單控制物理結構的方式來開發制備新型催化劑或改進催 化劑的性能，這樣可以較大改善催化劑的種類、活性、穩定性及選擇性。但是，隨著人們對化 工生產和碳資源利用過程中產生的環境問題的日益關注，促使化工生產向環境友好型催化 以及高效綠色化學方向發展。此外，大量研究表明，納米材料的催化性能在很大程度上取決 于該材料的形貌和尺寸，通過對形貌的可控合成可以選擇性暴露材料的活性晶面。因此，在 分子層面設計與開發不同形貌的多相催化材料，最大限度地提高催化劑原子的使用效率， 并選擇性暴露活性晶面，以達到提高催化劑的催化活性、催化選擇性和耐用性等目標的思 路成為了催化劑研發與制備的新熱點。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種立方形貌納米復合金屬氧 化物催化劑CeO₂-Co₃O₄的制備方法。本發明制備得到的納米復合金屬氧化物催化劑CeO₂- Co₃O₄具有更多優勢暴露活性晶面的立方微觀形貌、具有更高活性和CO催化選擇性，本發明 通過以下技術方案實現。

一種立方形貌納米復合金屬氧化物催化劑CeO₂-Co₃O₄的制備方法，其具體步驟如 下：

（1）首先將金屬鈷鹽、沉淀劑尿素和表面活性劑CTAB（十六烷基三甲基溴化銨）溶于去 離子水中并攪拌均勻，形成混合溶液；

（2）將混合溶液置于反應釜中，在溫度為160～240℃條件下進行水熱反應4～24h，反應 完成后進行離心分離得到Co(OH)_x(CO₃)_0.5(2-x)·nH₂O堿式鹽前驅體沉淀物（其中x﹤2）；

（3）將步驟（2）得到的Co(OH)_x(CO₃)_0.5(2-x)·nH₂O堿式鹽前驅體經過洗滌、離心后溶于 去離子水中，然后加入金屬硝酸鹽Ce(NO₃)₃·6H₂O、沉淀劑尿素和稀釋劑聚乙二醇-400并攪 拌均勻得到混合液，其中混合液中Co²⁺和Ce³⁺的摩爾濃度比為1～20：1，沉淀劑尿素與Ce³⁺的 摩爾濃度比為2～6：1，稀釋劑聚乙二醇-400的加入量為每升去離子水40～100ml聚乙二醇- 400；

（4）將步驟（3）得到的混合液置于反應釜中，在溫度為120～180℃進行水熱反應12～ 20h，離心分離出沉淀；