[發明專利]一種三維有序大孔?介孔結構鈰鋯鋁復合氧化物負載金屬催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710588280.6
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107159205A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 楊黃根;陳淵;朱立剛;覃利琴;陶萍芳
• 申請（專利權）人: 玉林師范學院
• 主分類號: B01J23/66
• 分類號: B01J23/66;B01D53/86;B01D53/44;B01D53/72
• 代理公司: 廣州市越秀區海心聯合專利代理事務所(普通合伙)44295
• 代理人: 王洪娟

技術領域

本發明涉及三維有序大孔-介孔(3DOMacro-meso)結構鈰鋯鋁復合氧化物(Ce_0.75Zr_0.25O₂-Al₂O₃)負載金屬M(M＝Au,Pt,AuPt₂)的制備方法領域，尤其是一種三維有序大孔-介孔結構鈰鋯鋁復合氧化物負載金屬催化劑及其制備方法。

背景技術

揮發性有機物(VOCs)對環境和人體健康有不良影響。越來越多的國家對VOCs排放制定了嚴格排放標準。國內外對VOCs的排放控制技術可分為物理和化學兩類方法，其中催化氧化法消除VOCs是公認的最有效手段之一，其顯著優點是可在遠低于直接氧化溫度下處理低濃度的VOCs，且凈化效率高、無二次污染以及能耗低，而高效催化劑是實現該過程的關鍵，因此亟需研發具有很高活性、穩定性和抗中毒性的低廉催化劑。用于催化氧化消除VOCs的催化劑主要包括兩大類：過渡金屬氧化物(包括單一和復合過渡金屬氧化物)與負載貴金屬或/和過渡金屬催化劑，其中負載型催化劑應用非常廣泛。載體的作用主要是增加催化劑的有效表面，提供合適的孔結構，并保證足夠的機械強度和熱穩定性。

近年來，三維有序大孔–介孔(3DOMacro-meso)材料在催化、離子交換、吸附和分離等領域引起了研究人員的極大興趣。與單一孔徑材料相比，多級孔材料結合了大孔和介孔結構的優勢。有序介孔適合穩定高分散的貴金屬納米粒子，同時介孔結構提供高比表面積和增加反應物分子的吸附，并提供足夠多的活性位。而相互貫通的大孔不僅有利于快速的傳質，而且還使反應物分子更易進入活性位，兼有大孔和介孔的材料有利于提高催化性能。例如，Idakiev等(V.Idakiev，et al.,Appl.Catal.A,2003,243:25–39；J.Mater.Sci.,2009,44:6637–6643)指出，以大孔–介孔TiO₂或ZrO₂為載體的催化劑對苯氧化反應顯示優良的催化活性。Tidahy等(H.L.Tidahy,et al.,Catal.Today,2008,137:335–339)采用CTMABr輔助的方法合成了雙模孔(大孔–介孔)的氧化鋯，發現0.5wt％Pd/大孔–介孔ZrO₂催化劑的高活性與Pd分散度和PdO物種有關。Bian等(S.W.Bian,et al.,Micropor.Mesopor.Mater.,2010,131:289–293)采用軟硬雙模板法制得了大孔–介孔Al₂O₃，觀察到在空速為60000mL/(g h)和20–200℃條件下，2wt％Pt/大孔–介孔Al₂O₃催化劑對CO氧化反應的活性高于在2wt％Pt/商用Al₂O₃上的。

孔結構(包括孔的有序度、孔徑大小及其分布、孔的維度、孔壁的結晶度及其壁厚、孔壁的孔結構等)對多孔材料負載型催化劑的催化性能有較大影響。然而，我們發現文獻中使用的多孔材料絕大多數為單一孔徑(三維有序介孔或大孔)，少數也只是孔壁帶有少量納米孔洞的三維有序大孔材料，這與制備帶有有序介孔壁的三維有序大孔過渡金屬氧化物面臨很大困難有關。