[發明專利]鈰基核殼結構催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710134322.9
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN108568297A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 龔彩榮;司馬晉強;達毓敏;范國樑
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J23/66
• 分類號: B01J23/66
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開鈰基核殼結構催化劑及其制備方法，采用脈沖激光合成核殼結構，該催化劑通過氧化鈰和銀的相互作用，增強了催化劑的催化性能，提高了鈰基催化劑催化碳煙顆粒物的催化活性和穩定性，從而降低污染物的排放，減少大氣污染。

技術領域

本發明屬于催化技術領域，更加具體地說，涉及一種鈰基催化劑及其合成方法。

背景技術

氧化鈰是一種廉價而用途極廣的材料，廣泛應用于發光材料、紫外吸收材料、催化劑、玻璃的拋光、汽車尾氣凈化催化劑、電子陶瓷等領域。近年來隨著稀土新材料的迅速發展及廣泛應用，人們發現納米CeO₂粉末具有新的優異性能及應用，CeO2納米材料的制備、功能特性及應用研究己成為研究等熱點。

氧化鈰由于在高溫的情況下容易燒結，限制了氧化鈰作為尾氣催化的應用，因此研究者們通過各種方法來提高氧化鈰的催化活性。李亞棟等以Ce(NO₃)₃和丙酸為原料，在乙二醇中采用溶劑熱法得到CeO₂微球，然后采用負載Ag納米顆粒的方法，使其對CO、NO的催化活性大大提高。同樣李亞棟課題組將Ce(NO₃)₃溶于乙二醇中，采用溶劑熱法合成了納米球及納米立方，再加入ZrOCl₂溶液合成了固溶體空心納米球及納米立方，氧化鈰的性能得到了進一步的提高。Galen D.Stocky等人利用史托伯法先制備了SiO₂小球，并以此為模板制備空心的CeO₂小球。乙二醇為溶劑，采用溶劑熱法制備出SiO₂@CeO₂結構，再使用NaOH除去模板，得到殼層為12nm的空心CeO₂小球，研究測試表明，其比表面積高達123m²/g。在此基礎上，他們又摻雜Zr進所制得的空心球，制備了一系列Ce-Zr-O固溶體，實驗發現Zr的含量最高可達13wt％而保持空心球不變形。

二氧化鈰與其他材料復合可以大大提高二氧化鈰本身及其復合材料的性能。為了提高其催化活性，可以使貴金屬納米顆粒與二氧化鈰復合，如：Pt、Pd、Au等。Zhang^]等人制備了球形Pt@CeO₂納米球及核殼型Pt@CeO₂納米球，通過光催化降解苯乙醇的實驗證明，Pt@CeO₂納米球由于Pt納米粒子與CeO₂充分接觸，電子與電荷的轉移比球型的Pt@CeO₂納米球好，因此核殼型的納米球的催化效率最高。兩種形貌的Pt@CeO₂納米球的光催化性能要遠遠大于Pt-CeO₂復合型的納米材料。Kayama等人采用水熱法合成了“飯團”狀的CeO₂-Ag復合物，先將一定比例的硝酸鈰與硝酸銀溶于水中，然后加入一定量的氨水，氨水與銀離子形成銀氨溶液而硝酸鈰會生成氫氧化鈰，由于銀氨離子的強氧化性會將非常容易被氧化的氫氧化鈰氧化，從而生成CeO₂-Ag納米“飯團”結構。他們通過測試其對CO、NO的催化氧化，發現CeO₂-Ag納米“飯團”結構對CO、NO的催化效率遠遠高于普通的Ag-CeO₂。由于CeO₂的大多數性能尤其是催化性能與二氧化鈰晶格內的氧空位有關，因此如何提高二氧化鈰晶格內的氧空位是當前研究的熱點之一。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，克服現有調控方法步驟復雜，得到催化劑熱穩定性差，催化效果不理想的缺點，采用激光合成Ag@CeO₂核殼結構，大大提高了催化劑的氧空位濃度以及催化劑的穩定性，促進了鈰基催化劑的研究，從而進一步提高催化劑的催化活性與穩定性，減少污染物的排放。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

鈰基核殼結構催化劑，以納米銀為內核，在納米銀外形成氧化鈰納米層。