[发明专利]一种CeO2

说明书

本发明公开了一种CeO₂纳米颗粒催化剂及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：将铈盐，溶剂和聚乙二醇混合，搅拌混合均匀后得到透明溶液；加入模板，浸渍、抽滤、干燥、煅烧得到CeO₂纳米颗粒催化剂；其中，铈盐、溶剂和聚乙二醇的质量比为1~10：1~4：1。本发明中优化了CeO₂纳米颗粒催化剂的结构，提高了CeO₂纳米颗粒催化剂低温催化活性。通过优化催化剂的制备条件，实现了CeO₂纳米颗粒催化剂，在较低温度条件下对VOCs的高效催化氧化脱除。本发明中CeO₂纳米颗粒催化剂催化性能好，抗水性能好，稳定性达72h以上。

技术领域

本发明属于大气污染控制技术和催化剂制备领域，涉及一种过渡金属催化剂的制备方法及该催化剂在挥发性有机污染物脱除中的应用。

背景技术

催化剂作为催化氧化技术的核心，在催化氧化去除挥发性有机物（VOCs）方面具有重要的作用。目前，在VOCs的氧化过程中，所使用的催化剂主要有贵金属基催化剂和过渡金属基催化剂。但是，贵金属基催化剂存在价格昂贵、抗烧结性差、抗水性不强等问题。而过渡金属基催化剂稳定性好、抗水抗毒性强，但存在反应温度高，活性低等问题。在此背景下，开发新型低温、高活性的过渡金属基催化氧化技术对于有效控制VOCs污染具有重要的意义。

CeO₂作为一种过渡金属氧化物，具有价格低廉、性能稳定以及很好的储存-释放氧的功能。有研究报道，利用模板法可制备出具有三维有序大孔结构的材料（3DOM），但三维大孔结构材料不仅活性不够好，还存在稳定性差的现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种催化活性高、稳定性好的CeO₂纳米颗粒催化剂及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种CeO₂纳米颗粒催化剂，其制备方法包括以下步骤：

将铈盐，溶剂和聚乙二醇混合，搅拌混合均匀后得到透明溶液；加入模板，浸渍、抽滤、干燥、煅烧得到CeO₂纳米颗粒催化剂；其中，铈盐、溶剂和聚乙二醇的质量比为1~10：1~4：1。

优选的，模板的制备方法为：将甲基丙烯酸甲酯或者苯乙烯与表面活性剂、过硫酸盐溶于水中，加热、搅拌得到乳白色液体；经过离心、洗涤、干燥得到PMMA或者PS模板。

优选的，所述甲基丙烯酸甲酯或者苯乙烯与表面活性剂的质量比为100~600：1，所述过硫酸盐为过硫酸钾或者过硫酸钠，其添加量为表面活性剂质量的1~10 %。

优选的，所述甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯与表面活性剂的质量比为500:3。

此比例下制备的模板的质量最佳。

优选的，所述加热温度为30~90℃；加热时间为1~8 h。

此温度范围适中，加热时间较为合适。

进一步优选的，加热温度为60~80℃；加热时间为3~4 h。

此温度条件下制备耗时较短，加热温度适中，制备所得的模板均匀，尺寸合适，后续制备的催化剂的活性最优。

优选的，所述模板的粒径为200～500nm，优选的，粒径为250～350nm。

此模板粒径范围粒径适中，利于制备过程中前驱体溶液的进入。

优选的，所述搅拌的速度为80~700rpm，搅拌时间为1~24h。

进一步优选的，所述搅拌的速度为700rpm，搅拌时间为4h。