[發(fā)明專利]一種鑲嵌貴金屬的CeO2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210401912.4
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114917893A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉菁睿;陳海群;何光裕
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J23/34;B01J23/656;B01J35/00;B01J35/02;B01J37/00;B01J37/32;B01J37/34
• 代理公司: 南京禹為知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

本發(fā)明提供了一種鑲嵌貴金屬的CeO₂?MnO₂納米管復(fù)合催化劑及其制備方法，從尺寸效應(yīng)和載體效應(yīng)兩方面優(yōu)化貴金屬的催化活性和穩(wěn)定性。以金屬有機(jī)框架為前驅(qū)體，在表面負(fù)載上貴金屬后再包覆MnO₂層，從而使得貴金屬顆粒被限域在CeO₂和MnO₂之間，形成鑲嵌結(jié)構(gòu)，從而在反應(yīng)過程中保持分散狀態(tài)，防止發(fā)生團(tuán)聚。并且通過乳酸刻蝕形成空心納米管結(jié)構(gòu)，使得貴金屬的可接觸性得以提升，防止其表面暴露的活性位點減少。此外，通過CeO₂?MnO₂混合氧化物的形成提升催化劑的氧空穴濃度和低溫氧化還原性能。本發(fā)明的制備條件溫和，便于操作，其對低溫下CO催化氧化具有較好的催化性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鑲嵌貴金屬的CeO₂-MnO₂納米管復(fù)合催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

貴金屬催化劑對于多種反應(yīng)都具有良好活性，是工業(yè)生產(chǎn)中重要的催化活 性材料。通過減小尺寸和載體分散等方法可以有效優(yōu)化貴金屬的催化效果和穩(wěn) 定性，并降低使用成本。

從減小尺寸的角度來說，降低貴金屬顆粒的粒徑可以使表面暴露原子數(shù)增 多，提高原子利用率，有利于催化活性的提升。然而，隨著粒徑減小，表面能 逐漸增大，小尺寸貴金屬顆粒難以維持穩(wěn)定，在制備過程和反應(yīng)過程中都容易 發(fā)生自發(fā)團(tuán)聚。通過物理限域的手段限制貴金屬顆粒的空間位置，可以使其保 持原有的尺寸和活性。金屬有機(jī)框架(Metal-organic frameworks，MOFs)由金 屬節(jié)點和有機(jī)配體橋連而成，具有高比表面積，規(guī)整有序孔道結(jié)構(gòu)，且其化學(xué) 組成易于調(diào)節(jié)，是用來分散和限域貴金屬顆粒的理想材料。并且，MOFs可作 為犧牲模板，通過熱解形成金屬氧化物。因此，將貴金屬通過靜電吸附分散在 MOFs表面，再以此為前驅(qū)體制備貴金屬負(fù)載型催化劑是提升催化劑活性的有 效手段。

從載體分散的角度來說，CeO₂是可還原性氧化物，最常見的載體之一。 CeO₂不僅可以分散貴金屬，還可以與貴金屬產(chǎn)生強(qiáng)金屬-載體相互作用(strong metal-supportinteraction，SMSI)，使得界面處的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化。 此外，CeO₂中存在Ce⁴⁺/Ce³⁺的氧化還原循環(huán)，可以通過C^e3+和Ce⁴⁺之間的轉(zhuǎn) 化實現(xiàn)氧的釋放和儲存，表現(xiàn)出獨特的儲氧性能(oxygen storage capacity，OSC)。 在CeO₂中摻入Mn形成CeO₂-MnO₂混合氧化物，可以促使其表面產(chǎn)生更多的 氧空穴，并提高其低溫下的氧化還原性能。

因此，開發(fā)出一種有效方法來實現(xiàn)鑲嵌貴金屬的CeO₂-MnO₂納米管復(fù)合催 化劑的制備具有重要意義，可以在尺寸效應(yīng)和載體效應(yīng)兩方面提升貴金屬的催 化活性和穩(wěn)定性，有利于進(jìn)一步推進(jìn)貴金屬催化劑在工業(yè)中的應(yīng)用。本發(fā)明以 模型反應(yīng)CO催化氧化為例展示其活性和穩(wěn)定性的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較 佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或 省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略 不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述及現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了本發(fā)明。