[發明專利]一種銅/鈰鑭復合氧化物納米棒催化劑、制備方法及應用

有效

• 申請號: 202011632627.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112844396B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 魏雪姣;周雅娟;陳靖雯;王慧琳;徐治遠;吳澤穎;曹桂萍;壯亞峰
• 申請（專利權）人: 常州工學院
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J37/10;B01J37/03;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/56;B01D53/62
• 代理公司: 常州西創專利代理事務所(普通合伙) 32472
• 代理人: 王一源

本發明公開了一種銅/鈰鑭復合氧化物納米棒催化劑、制備方法及應用，本發明銅/鈰鑭復合氧化物納米棒催化劑的制備方法，操作步驟簡單，制備條件容易控制，原料易得，反應過程中無有毒有害產物質產生，環保性好，為可控性合成鈰鑭復合氧化物材料基催化劑奠定了基礎；本發明銅/鈰鑭復合氧化物納米棒催化劑的制備方法所制備得到的銅/鈰鑭復合氧化物納米棒催化劑，具有形貌均勻、結構穩定、催化反應性能優異的特點；本發明的銅/鈰鑭復合氧化物納米棒催化劑，可以用作一氧化碳催化還原一氧化氮反應中的催化劑，在工業催化領域中具有較大的應用潛力。

技術領域

本發明屬于大氣污染凈化技術領域，具體涉及一種銅/鈰鑭復合氧化物納米棒催化劑、制備方法及應用。

背景技術

一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）來源于化石燃料的燃燒，是大氣中的兩種主要污染物。NO會造成臭氧層損耗和光化學煙霧，而CO對人體健康有不良影響[Z.?Liang,?et.al.,Appl.?Energy?88?(2011)?1120–1129；Y.?Yang,?et.al.,?Inorg.Chem.Commun.?86(2017)?74–77]。一般情況下，選擇性催化還原（SCR）或催化氧化是消除NO或CO的常用方法，CO和NO存在于石油化工企業和發動機排放的尾氣，因此，需要在催化劑的作用下，同時消除兩種污染物。基于此背景下，由于NO和CO可以轉化為無毒的N₂和CO₂成為研究的熱點。

貴金屬，如Au、Pd和Rh[A.?Beniya?et.al.,?ACS?Catal.?7?(2017)1369–1377;?K.Tang,?et.?al.,?ACS?Appl.?Mater.Interfaces?10?(2018)?13614–13624;?M.?Makkee,Yet.al.,?ChemCatChem?9(15)?(2017)?2935–2938]，是已知的CO還原NO的高效催化劑，具有較高的活性和氮氣選擇性。然而，價格昂貴、資源分布少及熱穩定性差等因素阻礙了其大規模的應用。非貴金屬催化劑是貴金屬的理想替代品，因為它們成本低廉且易于獲得。此外，CO還原NO反應是典型的結構敏感性催化劑，因此催化劑的形貌對催化效果起著重要作用，例如，不同形貌CeO₂負載Co催化劑中，Co_x/CeO₂納米棒由于其豐富的氧空位，因而具有比立方體和納米顆粒更高的NO消除反應效率[L.?Savereide,?et.al.,?J.?Catal.?366(2018)?150–158]。在氧化物載體的研究中，鈰(Ce)因為具有Ce³⁺和Ce⁴⁺兩種化合態，可以在適當條件下進行氧化還原循環，即達到儲氧和放氧的目的，而摻雜非等價的金屬離子之后，因為電荷補償機制會使得氧化鈰晶格內更易形成帶電荷的氧空位，從而使得摻雜后形成的固溶體或復合氧化物具有氧化鈰晶格中流動氧特性，也具有摻雜原子氧化物的特性，從而從多方面提高催化劑反應活性及穩定性等目的。更值得注意的是，在稀土金屬氧化物中，氧化鑭的堿性要高于其他稀土金屬氧化物，對于需要堿催化劑的實際工業反應具有重要開發研究意義。

目前，對單純氧化鈰負載銅基催化劑的研究已經較為成熟[L.?Liu,?et.al.,Catal.?Today?175?(2011)48–54]，但目前對于將鑭插入氧化鈰晶格內形成鈰鑭固溶體后負載銅基催化劑的形貌可控性研究寥寥無幾，因此，對此課題的研究顯得尤為重要，該研究可以為多組分形貌可控性合成鈰鑭復合氧化物材料基催化劑以及該催化劑在CO還原NO反應中的性能研究提供重要科研基礎。

基于上述問題，本發明旨在提供一種銅/鈰鑭復合氧化物納米棒催化劑、制備方法及應用，以解決上述技術問題，并達到對實際工業催化劑需求做出進一步貢獻的目的。

發明內容