[发明专利]高比表面积高活性的铈铜复合氧化物催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于一氧化碳催化氧化的复合氧化物催化剂的制备方法，特别是一种高比表面积高活性的铈铜复合氧化物催化剂的制备方法。

背景技术

一氧化碳、碳氢化合物等是大气污染物中最常见的一类污染物，目前所采用的贵金属催化剂虽然对其有很高的催化活性，但贵金属催化剂存在着耐热性差、价格昂贵和资源稀缺的不足之处，因此人们越来越关注高效能的非贵金属催化剂，特别是过渡金属氧化物催化剂。

纳米CeO₂作为一种典型的稀土金属氧化物，有着多方面的功能特性，由于其独特的储放氧功能及高温快速氧空位扩散能力，以及高比表面积，大大提高了储氧性能，同时可控制活性组分在催化剂中的分散性，从而增进催化剂的催化活性、热稳定性和抗烧结能力。而CuO作为催化剂的活性组分已广泛应用于氧化、加氢、一氧化碳和碳氢化合物的燃烧等催化反应中。

近年来，Cu-Ce-O体系因价廉且催化性能优良而被广泛运用于一氧化碳低温氧化及燃料电池等研究中。不同方法制得的Cu-Ce-O催化剂的形貌和铜物种在CeO₂上的分散度不同，因而其催化性能也不同。现有的方法通常是在高比表面的载体上负载活性组分，如共沉淀法、浸渍法、溶胶-凝胶法等，但是这些方法制得催化剂的比表面积普遍不高，因而大大的限制了其催化活性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的Cu-Ce-O催化剂制备方法制得催化剂的比表面积不高的不足之处，提供一种能大大提高催化剂的比表面积，从而使活性组分在催化剂表面高度分散，明显改善催化性能的高比表面积高活性的铈铜复合氧化物催化剂的制备方法。

本发明的催化剂是一种高比表面积的过渡金属复合氧化物催化剂，它包括载体和活性组分，载体为CeO₂，活性组分为CuO，其中，活性组分CuO的物质的量占催化剂总物质的量的2％～50％。

本发明高比表面积高活性的铈铜复合氧化物催化剂的制备过程如下：

(1)将铈盐、铜盐和表面活性剂分别溶解在溶剂中，将溶液混合均匀，其中，表面活性剂的物质的量是铈盐和铜盐的总的物质的量的1/1.6～1/1；

(2)上述铈盐、铜盐和表面活性剂溶液在搅拌的条件下，加入沉淀剂，沉淀剂采用0.1～0.3mol/L NaOH溶液，或0.1～0.3mol/L Na₂CO₃溶液，或10wt％～50wt％的NH₃H₂O，直至PH＞10，继续搅拌3～90h；

(3)将上述溶液沉淀过滤，并用蒸馏水不断冲洗，直至滤液成中性，再放入烘箱中100℃～150℃干燥6～12个小时，然后以每分钟5～15℃的速度升温至320～500℃焙烧2～6小时，即制得本发明的催化剂成品。

本发明制备的铈铜复合氧化物催化剂具有高比表面，活性组分高分散的特点。同时本发明的催化剂具有高的低温催化活性、热稳定性与抗烧结、抗中毒性能等优点。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明一种高比表面积高活性的铈铜复合氧化物催化剂的制备方法做出进一步的具体说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

称取2.18g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，溶解在150mL去离子水中，称取4.13g Ce(NO₃)₃·6H₂O和0.12g Cu(NO₃)₂·3H₂O，混合后加入50mL的去离子水溶解，再将两个溶液混合，搅拌30min。称取2.00g NaOH溶解在300mL去离子水中，并迅速加入到上述混合液中，不断搅拌12小时。然后，将沉淀滤出并用去离子水反复冲洗，至滤液成中性。将产物放入烘箱120℃烘6个小时。最后在马弗炉中以每分钟10℃的速度升温至400℃焙烧4小时，即制得CuO(5％)-CeO₂催化剂。

实施例2