[发明专利]CuO/板钛矿型TiO2

说明书

本发明公开了一种CuO/板钛矿型TiO₂的复合纳米材料，所述复合纳米材料包含CuO和板钛矿型TiO₂，其中CuO负载在板钛矿型TiO₂上，所述CuO的负载量介于2～8摩尔％之间。本发明的复合纳米材料中，CuO与TiO₂之间具有较强的相互作用，从而提高催化氧化CO的效率，特别是能够在200℃的催化温度下，CO的催化氧化的转化率为90％以上。而且，本发明的复合纳米材料的制备方法简单，制备过程中所需原料廉价易得，有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种用于CO催化氧化的CuO/板钛矿型TiO₂的复合纳米材料及其应用。

背景技术

21世纪以来，随着科技的进步以及城市化进程的加快，由交通运输业和工业发展而带来的空气污染问题越来越严重，其中CO作为一种无色无味的有毒气体严重的威胁着人们的身体健康，所以制备将有害气体CO 催化氧化为无毒的CO₂的催化剂成为研究者们研究的热点。

二氧化钛作为一种半导体材料，具备一系列优良的性能，如光电转化效应、对紫外线的屏蔽、生物和化学稳定性、催化活性高等，并且其自身使用成本低廉、对环境友好，所以被广泛的应用在光催化、燃料、化妆品、光电转换、气敏元件、光致变色器件以及功能陶瓷等领域。二氧化钛又是一种重要的可还原氧化的材料，所以在各种异相催化反应中广泛用于催化剂载体。研究表明，对二氧化钛进行金属离子掺杂可以提高二氧化钛的催化效率。过去研究者们常常用贵金属如Pt、Pd、Au、Ru等作为催化剂的活性物种用来催化氧化CO，但是考虑到贵金属的高成本、稀缺性和粒子容易烧结而失活等特点，所以开发替代性材料以减少或替代贵金属的数量至关重要。过渡金属资源丰富，可以作为一种贵金属的替代材料，近年来，一些CuO掺杂的新型催化剂受到研究者们的重视。研究表明，CuO负载在 TiO₂上可以提高催化剂的催化效率，二氧化钛在自然状态下主要存在三种不同晶型：锐钛矿、金红石和板钛矿。金红石型二氧化钛和锐钛矿型二氧化钛在自然界中稳定存在，也是被研究者们研究较多的两种晶相二氧化钛，板钛矿晶型二氧化钛由于其难以制备，所以被研究的较少。研究表明， CuO负载在锐钛矿晶型和金红石晶型TiO₂的催化剂能实现高效催化。

一篇名为《CuO_X-TiO₂光催化剂的制备及对亚甲基蓝光降解的研究》的论文[4]中研究了对TiO₂(锐钛矿晶型和金红石晶型的混晶)进行Cu 掺杂改性，采用共沉淀的方法制备了CuO_X-TiO₂光催化剂，提高了催化剂对亚甲基蓝光降解的效率。

一篇名为《CuO-TiO₂复合氧化物可见光催化剂的制备》的论文[5]中，采用共沉淀法制备了CuO-TiO₂(锐钛矿晶型)复合氧化物催化剂用于高效降解甲基橙。

以上研究所制备的CuO-TiO₂复合型纳米催化剂均是以锐钛矿和金红石型二氧化钛为载体，然而，上述复合型纳米催化剂的CO催化氧化活性有待进一步提高，并且，降低催化CO氧化的温度仍然是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

鉴于上述所提问题，本发明的目的在于提供一种CO催化氧化活性高并且催化氧化温度低的催化剂。在本发明的另一方面，还涉及上述催化剂的应用以及制造方法。

为了解决本发明的技术问题，拟采用如下技术方案：

本发明一方面涉及CuO/板钛矿型TiO₂的复合纳米材料，其特征在于所述复合纳米材料包含CuO和板钛矿型TiO₂，其中CuO负载在板钛矿型 TiO₂上，所述CuO的负载量介于2～8摩尔％之间。