[發明專利]一種用于CO氧化反應的介孔金屬氧化物催化劑及其制備

有效

• 申請號: 201911042105.2
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110639522B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 冷炎;石朗晨;王大偉;蔣平平
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J23/72;B01J35/10;C01B32/50
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發明公開了一種用于CO氧化反應的介孔金屬氧化物催化劑及其制備，屬于材料科學和工業催化技術領域。本發明采用雜多酸為模板劑與金屬源化合物通過機械球磨，再經高溫煅燒，洗滌除去模板劑，得到介孔金屬氧化物，本發明的優點在于介孔金屬氧化物制備方法簡便易于操作，無需使用任何有機溶劑，可用于制備各種類型的金屬氧化物，所得金屬氧化物比表面積高且表面活性組分可調，另外，介孔金屬氧化物可用于CO的氧化反應，催化活性和選擇性高，是一種有望工業化的金屬催化劑。

技術領域

本發明涉及一種用于CO氧化反應的介孔金屬氧化物催化劑及其制備，屬于材料科學和工業催化技術領域。

背景技術

過渡金屬氧化物由于其價格低廉、儲量豐富、良好的氧化還原性能，以及穩定性，在催化領域具有廣泛的應用，尤其在CO氧化反應中顯示了良好的應用前景。然而，金屬氧化物的催化性能很大程度上取決于其形貌、表面組成和晶體結構。例如，引入多孔結構可以暴露更多的活性位點和加速傳質；另外，改變表面金屬組分可以產生更高活性的位點。因而，近年來，對金屬氧化物的孔道結構和表面活性組分設計受到越來越多研究者的關注。

目前，介孔金屬氧化物無外乎由軟模版或者硬模板法制備得到。軟模版法是由有機模板劑和金屬前驅體自組裝，再煅燒結晶并除去模板劑，得到介孔金屬氧化物。這種方法耗時長，且需要大量有機溶劑。對于硬模板法，以剛性材料(如二氧化硅、多孔碳等)充當模板劑，引入金屬前驅體，經過混合填充和煅燒，以及堿性溶液洗滌去模板劑，可得到介孔金屬氧化物。硬模板法是目前常用的方法，可獲得眾多的高比表面積的介孔金屬氧化物。然而，該法的不足之處是，模板劑用量大且需要用到大量的強堿溶液，另外，金屬氧化物表面的活性組分難以調變。因此，要想獲得高比表面積和高活性的介孔金屬氧化物的關鍵是開發更理想的模板劑制備方法。

為了解決上述問題，本發明采用具有剛性結構且熱穩定性能良好的雜多酸為模板劑制備介孔金屬氧化物催化劑催化CO氧化反應，該法目前尚未見報道。

發明內容

本發明針對介孔金屬氧化物制備過程中存在的不足，提供了一種工藝簡單、操作簡便的制備介孔金屬氧化物催化劑的方法，并將該介孔金屬氧化物催化劑應用于催化CO氧化反應，取得了良好的催化效果。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個目的是提供一種介孔金屬氧化物催化劑及其制備方法，其制備方法包括以下步驟：

(1)將雜多酸與金屬源化合物混合球磨，球磨后得到固體混合物；

(2)將步驟(1)中得到的固體混合物進行煅燒，煅燒后得到黑色固體；

(3)先用去離子水多次洗滌步驟(2)中煅燒得到的黑色固體，再用堿性水溶液多次洗滌，之后用去離子水將黑色固體洗滌至中性，最后干燥得到介孔金屬氧化物。

在一種實施方式中，所述制備方法步驟(1)中的雜多酸為磷鎢酸H₃PW₁₂O₄₀、磷鉬酸H₃PMo₁₂O₄₀、硅鎢酸H₄SiW₁₂O₄₀中的一種。

在一種實施方式中，所述制備方法步驟(1)中的金屬源化合物為硝酸鈷、硝酸鎳、硝酸銅、硝酸鐵、硝酸鎘、硝酸鑭、硝酸錳、硝酸鈰、氯化鈷、氯化鎳、氯化鐵、氯化銅、氯化錳、氯化鋯、氯化鈰中的一種或幾種。

在一種實施方式中，所述制備方法步驟(1)中的雜多酸和金屬源化合物按照質量比0.5:1～2:1混合，在三維震蕩球磨儀上球磨0.5-2h。

在一種實施方式中，所述制備方法步驟(2)中固體混合物置于馬弗爐中300-400℃煅燒1-2h，升溫速率為1-10℃/min。