[发明专利]陶瓷蜂窝涂载固溶体CuO－CeO2纳米粒子催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能消除VOCs(挥发性有机化合物)催化剂的制备方法，特别是一种陶瓷蜂窝涂载固溶体CuO-CeO₂纳米粒子催化剂的制备方法。

背景技术

有机废气净化处理方法中，催化燃烧技术作为一种简便、实用的有机废气净化技术，越来越受到重视。而催化燃烧技术的核心为催化剂，因此，开发性能优良的催化剂成为这一技术发展的关键。

现有的催化剂大多采用蜂窝型结构，即以堇青石陶瓷蜂窝为基体，在其上涂覆活性组份，即涂层作为载体。其中涂层是催化剂的关键部分，若涂层的热稳定性差，基体与涂层的结合强度低，导致涂层龟裂、脱落等，将直接影响催化性能。目前采用易溶类盐，如硝酸盐、草酸盐等前驱体制备的过渡金属复合氧化物涂层的方法，虽然涂层与基体结合牢固，对部分VOCs也有较好的氧化活性，但其经高温焙烧后，存在着过渡金属复合氧化物涂层热稳定性差的不足之处，导致催化性能显著下降。

发明内容

本发明的目的是针对现有的陶瓷蜂窝型催化剂中采用的易溶类盐前驱体制备的过渡金属复合氧化物涂层的方法所存在的过渡金属复合氧化物涂层热稳定性差的不足之处，利用CeO₂基复合氧化物高的贮氧性能和抗高温烧结性能及纳米CuO粒子对含氧有机物较强的催化活性，提供一种热稳定性好，具有较强的催化性能的陶瓷蜂窝涂载固溶体CuO-CeO₂纳米粒子催化剂的制备方法。

本发明是通过以下的技术方案完成的，一种陶瓷蜂窝涂载固溶体CuO-CeO₂纳米粒子催化剂的制备方法，其催化剂的包括陶瓷蜂窝状载体、前驱体固溶体纳米粒子和粘结剂，其中，在陶瓷蜂窝表面涂载的涂层是由前驱体固溶体纳米粒子和粘结剂组成，涂层的质量百分数为蜂窝陶瓷载体的3％～20％；前驱体固溶体纳米粒子是采用由Ce和Cu金属氧化物组成的固溶体纳米粒子，纳米固溶体粒子中两种金属氧化物的物质的量之比(以金属元素计)为Ce∶Cu＝1.00∶0.11～9.00；粘结剂是采用Y的氧化物或氢氧化物；催化剂的活性组分即为负载在陶瓷蜂窝载体上的CuO-CeO₂固溶体纳米粒子涂层。

本发明陶瓷蜂窝涂载固溶体CuO-CeO₂纳米粒子催化剂的制备方法包括以下步骤：

(1)按Ce和Cu金属氧化物的物质的量配比称取CuO-CeO₂固溶体纳米粒子，称取一定量粘结剂Y的氧化物或氢氧化物，然后加入有机酸或乙二醇或二者的混合物，最后加入适量水搅拌均匀制成涂层涂覆液；

(2)将陶瓷蜂窝载体浸入涂层涂覆液后取出，除去残留于陶瓷蜂窝载体孔道中的涂层涂覆液；

(3)将上述陶瓷蜂窝放置1～12小时晾干，再于80～120℃干燥1～12小时，最后在400～1000℃焙烧1～6小时，即得一种陶瓷蜂窝涂载固溶体CuO-CeO₂纳米粒子催化剂。

本发明与已有技术相比，本发明的催化剂制备过程环保、催化性能和耐高温性能良好、涂层与基体结合牢固、有效利用率高，具有很好的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明催化剂的制备方法作进一步说明，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

涂覆涂层液的制备：称取0.5746g Ce∶Cu＝1.00∶0.11的CuO-CeO₂固溶体纳米粒子、0.2565g Y(OH)₃和1.1111g柠檬酸混合后，加入适量去离子水，搅拌均匀，即得涂覆液。

陶瓷蜂窝载体涂层的涂覆：将尺寸为50mm×25mm×40mm，开孔率为195cell/in²，质量为22.108g的堇青石陶瓷蜂窝浸入涂覆液后，取出，吹出蜂窝通道内残余液，将堇青石陶瓷蜂窝在室温晾至表面干燥，再于120℃干燥2小时，然后在马弗炉中500℃焙烧4小时，即制得负载3.5％(CuO-CeO₂)_0.8Y_0.2涂层的陶瓷蜂窝催化剂。