[發明專利]一種氧化鈷負載鈰錳復合氧化物及制備和應用

在審

• 申請號: 201611029321.X
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106732644A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 何丹農;袁靜;高振源;趙昆峰;金彩虹
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;F23G7/07
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所31121
• 代理人: 唐莉莎

技術領域

本發明涉及一種復合金屬氧化物的制備領域，具體的說涉及一種氧化鈷負載鈰錳復合氧化物及制備和應用，屬于材料制備領域。

背景技術

人們生活水平的提高，使得環境保護日益受到人們的廣泛關注。隨著近年來汽車保有量的增加，汽車排放尾氣對人類健康的危害越來越大。這其中，尤以汽車冷啟動時燃料不完全燃燒產生的CO排放量較大，嚴重影響環境。

通常情況下，治理汽車尾氣所用的三效催化劑通常需要達到一定溫度（一般300 ℃），才能將產生的CO完全燃燒掉。而汽車啟動后常需要3-10分鐘才可以達到該溫度，這段時間內CO不能夠完全燃燒，將直接排放到大氣中。另外，考慮到汽車啟動時發動機的溫度會逐漸升高，需要開發在低溫下可使CO完全氧化又能夠耐受較高溫度的催化劑。 現在常用的催化劑為Pt–Pd–Rh貴金屬，價格較高，限制其廣泛應用。

基于對經濟的考慮，人們一直在努力用非貴金屬代替貴金屬作為CO 氧化反應的催化劑。氧化鈷基催化劑是一類具有優異性能的CO氧化催化劑，但目前的制備方法一般需要加入表面活性劑如十二烷基磺酸鈉等才可獲得比較好的低溫活性，而且通常情況下，氧化鈷基材料耐高溫性能較差。鈰錳復合氧化物相對氧化鈷基材料低溫性能較差，但其具有較高的耐高溫性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種簡單的方法，通過向氧化鈷中負載鈰錳復合氧化物，提高氧化鈷的低溫氧化活性，具體為一種氧化鈷負載鈰錳復合氧化物的制備方法。通過將鈰錳復合金屬氧化物分散到氧化鈷上，一方面通過氧化鈷的促進作用，提高鈰錳復合氧化物的性能，另一方面，通過形成的金屬載體相互作用，提高材料的耐高溫性能。通過氧化鈷和鈰錳氧化物相互促進的方式制備了新穎的催化劑，實現材料的性能互補，提高氧化鈷的耐高溫性能，同時促進鈰錳氧化物的低溫氧化性能。該方法具有原料便宜、操作簡單、可規模化生產等優點，無需任何表面活性劑，制備的氧化鈷負載鈰錳復合氧化物汽車尾氣中CO的催化燃燒表現出較好的催化效果。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種氧化鈷負載鈰錳復合氧化物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，制備氧化鈷

稱取一定量的硝酸鈷在50℃水浴下溶于無水乙醇溶劑中，攪拌溶解，溶液的濃度為1mol/L；另稱取一定量二水合草酸于50℃水浴下溶于無水乙醇溶劑中，攪拌溶解，配成2 mol/L的溶液；待全部溶解后，在50℃水浴攪拌下將以上兩種溶液同時滴入第三支燒杯中，并繼續攪拌至溶膠狀，經鼓風烘箱70℃干燥12 h后研磨，置于馬弗爐中焙燒，以2 ℃/min的速率升至500 ℃，并保持4 h，即得氧化鈷；

第二步，氧化鈷負載鈰錳復合氧化物的制備

稱取一定量的六水合硝酸鈰（Ce(NO₃)₂·6H₂O）和質量分數為50%的硝酸錳溶液在50℃水浴下溶于無水乙醇溶劑中，其中金屬鈰和金屬錳的摩爾比為2:1，金屬的總摩爾濃度為1.0 mol/L，攪拌溶解。稱取一定量二水合草酸在50℃水浴下溶于無水乙醇中，摩爾濃度為1.0 mol/L，攪拌溶解；稱取第一步制備的氧化鈷和甘油在50℃水浴下分散于無水乙醇溶劑中，每毫升無水乙醇對應氧化鈷的質量為3.0 g；鈰錳的總摩爾數與甘油的摩爾比為1:2，將以上金屬溶液和草酸溶液在50℃水浴攪拌下同時滴入氧化鈷的分散液中，待全部滴完后繼續攪拌至溶膠狀后置于70℃鼓風干燥箱中干燥12 h后研磨，置于馬弗爐中，以2℃/min的升溫速率從室溫升溫至500℃，并保持3 h，即得不同負載量的二氧化鈦負載的鈷錳復合氧化物。

所用金屬錳和金屬鈷的總摩爾量與二水合草酸的摩爾比為1:1.2。

氧化鈷負載的鈷錳復合氧化物的負載量為10-50%。

一種氧化鈷負載鈰錳復合氧化物，其特征在于，根據上述任一所述方法制備得到，所述材料的組分及其質量百分比為10-50%的鈰錳復合氧化物及50-90%的氧化鈷。

一種氧化鈷負載鈰錳復合氧化物在一氧化碳催化消除的應用，將上述催化劑放在連續流動固定床裝置中通入一氧化碳和空氣的混合氣進行反應；反應壓力為常壓～1 atm，反應空速為30000 mL/(g·h)，空氣與一氧化碳混合氣中一氧化碳的濃度為1%。

本發明具有以下優點。

(1) 采用的是氧化鈷和鈰錳氧化物相互促進的方式制備催化劑，實現材料的性能互補。獲得的新穎催化劑具有較高的低溫氧化及耐高溫性能。