[發明專利]多孔納米片基NiCo2

在審

• 申請號: 201811037498.3
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN110871074A
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 張兵;古柳;于一夫;紀巖;黃義
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J35/10;F01N3/10;F01N3/02;B01D53/94;B01D53/56
• 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

本發明公開多孔納米片基NiCo₂O₄納米管用于高效碳煙催化消除,多孔納米片基NiCo₂O₄納米管包括一維的中空管和生長在管壁上的超薄納米片，通過簡便的水熱反應技術，以鈷基納米線為模板，經過柯肯達爾效應的自擴散和與鎳離子的陽離子交換反應進一步得到了CoNi?Asp納米片基納米管，通過退火反應進行制備。本發明的分層多孔NiCo₂O₄納米片基納米管，呈開口狀且內部中空和分級多孔的結構具有更多的活性位點，結構穩定，在碳煙共消除上具有明顯的優勢。

本發明申請是母案申請“一種分層多孔NiCo2O4納米片基納米管結構材料及其制備方法和應用”的分案申請，母案申請的申請日為2018年8月29日，申請號為2018109966364。

技術領域

本發明涉及納米材料和碳煙催化消除技術領域，特別是涉及一種多孔納米片基NiCo₂O₄納米管結構材料及其制備方法和在碳煙催化消除方面的應用。

背景技術

柴油發動機釋放的碳煙顆粒物(Soot)會對人類賴以生存的環境和人體健康造成嚴重的危害。目前柴油顆粒過濾器(DPF)結合碳煙催化氧化劑技術被認為是柴油機碳煙消除最有效的方法之一。近年來，由Yoshida提出的NO_x和Soot共消除的催化技術引起了科研工作者的廣泛關注。共消除技術是利用柴油機尾氣排放的Soot來還原NO_x，同時NO_x有助于Soot的催化燃燒，從而達到NO_x和Soot污染物共同消除的目的。然而柴油發動機尾氣的溫度較低(200-400℃)，Soot的燃燒溫度一般為550-600℃。因此該技術的關鍵在于開發低成本、高效、綠色的催化劑以降低碳煙顆粒的燃燒溫度以及進一步提高NO_x的消除效率。

眾所周知，鉑基貴金屬催化劑具有優異的催化性能，但其稀有和昂貴的缺點限制了它們的廣泛應用。目前，價格低廉的過渡金屬氧化物，特別是具有類尖晶石或類鈣鈦礦結構的混合金屬氧化物開始用作碳煙燃燒催化劑。碳煙顆粒的催化氧化是典型的氣-固-固三相反應，分別由氣態反應物(NO_x和O₂)、固體反應物(碳煙顆粒)和固體催化劑組成。碳煙顆粒尺寸一般較大(25-100nm),傳統的微孔/介孔催化劑難以與之接觸。因此開發一系列具有大孔結構的催化劑可以明顯改善碳煙顆粒燃燒的催化活性。

當前研究中所得到的碳煙燃燒催化劑主要呈納米顆粒或納米片陣列結構。納米片陣列結構雖然可以改善催化劑與碳煙顆粒的接觸，但是與具有大孔結構的催化劑相比，不可避免地限制了氣態反應物與固態反應物及產物的擴散。二維納米片在光催化和電催化方面具有很大的潛力，但在熱處理過程中二維納米片易發生聚集、燒結，嚴重阻礙了其在熱催化反應中的應用。因此，將二維納米片與一維納米管/納米棒組裝以形成三維復合納米結構，一維結構可以有效防止二維納米片聚集，為三維材料應用于熱催化提供了可能性。

發明內容

本發明的目的在于現有技術中存在的不足，提供一種分層多孔NiCo₂O₄納米片基納米管結構材料及其制備方法和應用，采用新型自模板轉換方法，合成了一種分級多孔NiCo₂O₄納米片基納米管結構材料(即一種多孔納米片基NiCo₂O₄納米管結構材料)，其在碳煙顆粒催化氧化方面表現出非常優異的性能。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現。

一種分層多孔NiCo2O4納米片基納米管結構材料(多孔納米片基NiCo₂O₄納米管)，包括一維的中空管和生長在管壁上的超薄納米片，在超薄納米片上有介孔，且交叉的超薄納米片之間形成孔隙，中空管和超薄納米片均為尖晶石結構的NiCo2O4。