[發明專利]一種跨尺度多孔CeO2

有效

• 申請號: 201711388482.2
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108043384B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 李亞偉;劉俊;梁雄;桑紹柏;徐義彪
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J35/10;B01J37/08;B01J37/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種跨尺度多孔CeO₂催化劑及其制備方法。其技術方案是：以60～95wt％的CeO₂粉體和5～40wt％的碳源為原料，外加原料0.5～5wt％的木質素磺酸銨、0.1～1wt％的羧甲基纖維素鈉和0.1～1wt％的聚羧酸鹽，混合，得到混合料。向混合料中分別加入占原料30～50wt％和40～60wt％的水，攪拌，制得漿體I和漿體II。將聚氨酯海綿浸入漿體I中，經擠壓或甩漿，干燥。再用漿體II浸漬或噴涂，干燥；然后置入馬弗爐內，于埋碳氣氛和790～810℃條件下保溫2～5h，得到埋碳處理的CeO₂催化劑坯體；最后從室溫升至1500～1600℃，保溫，隨爐冷卻，制得跨尺度多孔CeO₂催化劑。本發明具有易于加工的特點，所制制品的孔隙率高和比表面積大，且具有兩種級別的孔隙。

技術領域

本發明屬于多孔CeO₂催化劑技術領域。尤其涉及一種跨尺度多孔CeO₂催化劑及其制備方法。

背景技術

太陽能驅動的熱化學反應是通過聚焦的太陽能來加熱催化劑、進而將H₂O、CO₂等物質還原制得H₂、CO等燃料的反應。這一過程是實現太陽能轉化存儲的關鍵，是能源清潔化以及可持續化的基礎。由于具有優異的氧化熱力學、較快的反應動力學以及較大溫度范圍內穩定的形態，CeO₂催化劑是目前用于氧化還原過程最優異的材料。實際使用的CeO₂催化劑需要具有較高的孔隙率、較大的比表面積、穩定的形態以及合適的強度。目前常見的CeO₂催化劑主要為纖維板狀。

如“一種前驅體浸漬工藝制備氧化鈰陶瓷纖維板”(CN104774009A)的專利技術，公開了一種以硝酸鈰溶液浸漬粘膠纖維，擠干溶液后于氨氣中熏蒸，然后經微波干燥器干燥以及兩步燒成制備氧化鈰陶瓷纖維板的技術。以該技術制備出的氧化鈰陶瓷纖維板具有一定的強度、穩定的形狀，但其孔徑較小，且只有單一級別的孔徑，容重較小。

由于CeO₂燒結收縮較大，因此制備具有較大孔隙率以及比表面的多孔CeO₂催化劑比較困難，對于如何提高多孔CeO₂催化劑的孔隙率以及比表面積的研究也未有報道。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的在于提供一種易于加工的跨尺度多孔CeO₂催化劑的制備方法，用該方法制備的跨尺度多孔CeO₂催化劑的孔隙率高和比表面積大，且具有兩種級別的孔隙。

為實現本發明目的，本發明采用的技術方案的步驟是：

步驟一、以60～95wt％的CeO₂粉體和5～40wt％的碳源為原料，外加所述原料0.5～5wt％的木質素磺酸銨、0.1～1wt％的羧甲基纖維素鈉和0.1～1wt％的聚羧酸鹽，混合，得到混合料。

步驟二、向所述混合料中加入占所述原料30～50wt％的水，攪拌20～60min，制得漿體I。

步驟三、向所述混合料中加入占所述原料40～60wt％的水，攪拌20～60min，制得漿體II。

步驟四、將聚氨酯海綿浸入到所述漿體I中，浸漬5～20min，擠壓或甩漿，在90～110℃條件下干燥24h，得到預處理的CeO₂催化劑坯體。

步驟五、將所述預處理的CeO₂催化劑坯體浸入到所述漿體II中，浸漬5～20min，甩漿，然后在90～110℃條件下干燥12～24h，得到CeO₂催化劑坯體；