高比表面積高活性的鈰銅復(fù)合氧化物催化劑的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于一氧化碳催化氧化的復(fù)合氧化物催化劑的制備方法，特別是一種高比表面積高活性的鈰銅復(fù)合氧化物催化劑的制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)的目的是針對現(xiàn)有的Ｃｕ－Ｃｅ－Ｏ催化劑制備方法制得催化劑的比表面積不高的不足之處，提供一種能大大提高催化劑的比表面積，從而使活性組分在催化劑表面高度分散，明顯改善催化性能的高比表面積高活性的鈰銅復(fù)合氧化物催化劑的制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)催化劑包括載體ＣｅＯ↓［２］和活性組分ＣｕＯ，本發(fā)明專利技術(shù)催化劑的制備過程是：將鈰鹽、銅鹽和表面活性劑分別溶解在溶劑中，在鈰鹽、銅鹽和表面活性劑溶液中加入沉淀劑，將溶液沉淀過濾、沖洗，直至濾液成中性，再放入烘箱中干燥處理，最后經(jīng)焙燒后即制得催化劑成品。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種用于一氧化碳催化氧化的復(fù)合氧化物催化劑的制備方法，特別是一種。
技術(shù)介紹
一氧化碳、碳?xì)浠衔锏仁谴髿馕廴疚镏凶畛Ｒ姷囊活愇廴疚铮壳八捎玫馁F金屬催化劑雖然對其有很高的催化活性，但貴金屬催化劑存在著耐熱性差、價格昂貴和資源稀缺的不足之處，因此人們越來越關(guān)注高效能的非貴金屬催化劑，特別是過渡金屬氧化物催化劑。納米CeO2作為一種典型的稀土金屬氧化物，有著多方面的功能特性，由于其獨(dú)特的儲放氧功能及高溫快速氧空位擴(kuò)散能力，以及高比表面積，大大提高了儲氧性能，同時可控制活性組分在催化劑中的分散性，從而增進(jìn)催化劑的催化活性、熱穩(wěn)定性和抗燒結(jié)能力。而CuO作為催化劑的活性組分已廣泛應(yīng)用于氧化、加氫、一氧化碳和碳?xì)浠衔锏娜紵却呋磻?yīng)中。近年來，Cu-Ce-O體系因價廉且催化性能優(yōu)良而被廣泛運(yùn)用于一氧化碳低溫氧化及燃料電池等研究中。不同方法制得的Cu-Ce-O催化劑的形貌和銅物種在CeO2上的分散度不同，因而其催化性能也不同。現(xiàn)有的方法通常是在高比表面的載體上負(fù)載活性組分，如共沉淀法、浸漬法、溶膠-凝膠法等，但是這些方法制得催化劑的比表面積普遍不高，因而大大的限制了其催化活性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對現(xiàn)有的Cu-Ce-O催化劑制備方法制得催化劑的比表面積不高的不足之處，提供一種能大大提高催化劑的比表面積，從而使活性組分在催化劑表面高度分散，明顯改善催化性能的。本專利技術(shù)的催化劑是一種高比表面積的過渡金屬復(fù)合氧化物催化劑，它包括載體和活性組分，載體為CeO2，活性組分為CuO，其中，活性組分CuO的物質(zhì)的量占催化劑總物質(zhì)的量的2％～50％。本專利技術(shù)高比表面積高活性的鈰銅復(fù)合氧化物催化劑的制備過程如下(1)將鈰鹽、銅鹽和表面活性劑分別溶解在溶劑中，將溶液混合均勻，其中，表面活性劑的物質(zhì)的量是鈰鹽和銅鹽的總的物質(zhì)的量的1/1.6～1/1；(2)上述鈰鹽、銅鹽和表面活性劑溶液在攪拌的條件下，加入沉淀劑，沉淀劑采用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，繼續(xù)攪拌3～90h；(3)將上述溶液沉淀過濾，并用蒸餾水不斷沖洗，直至濾液成中性，再放入烘箱中100℃～150℃干燥6～12個小時，然后以每分鐘5～15℃的速度升溫至320～500℃焙燒2～6小時，即制得本專利技術(shù)的催化劑成品。本專利技術(shù)制備的鈰銅復(fù)合氧化物催化劑具有高比表面，活性組分高分散的特點(diǎn)。同時本專利技術(shù)的催化劑具有高的低溫催化活性、熱穩(wěn)定性與抗燒結(jié)、抗中毒性能等優(yōu)點(diǎn)。具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對本專利技術(shù)一種做出進(jìn)一步的具體說明，但本專利技術(shù)不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1稱取2.18g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，溶解在150mL去離子水中，稱取4.13g Ce(NO3)3·6H2O和0.12g Cu(NO3)2·3H2O，混合后加入50mL的去離子水溶解，再將兩個溶液混合，攪拌30min。稱取2.00g NaOH溶解在300mL去離子水中，并迅速加入到上述混合液中，不斷攪拌12小時。然后，將沉淀濾出并用去離子水反復(fù)沖洗，至濾液成中性。將產(chǎn)物放入烘箱120℃烘6個小時。最后在馬弗爐中以每分鐘10℃的速度升溫至400℃焙燒4小時，即制得CuO(5％)-CeO2催化劑。實(shí)施例2稱取2.18g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，溶解在150mL去離子水中，稱取3.91gCe(NO3)3·6H2O和0.24g Cu(NO3)2·3H2O，混合后加入50mL的去離子水溶解，再將兩個溶液混合，攪拌30min。稱取2.00g NaOH溶解在300mL去離子水中，并迅速加入到上述混合液中，不斷攪拌12小時。然后，將沉淀濾出并用去離子水反復(fù)沖洗，至濾液成中性。將產(chǎn)物放入烘箱120℃烘6個小時。最后在馬弗爐中以每分鐘10℃的速度升溫至400℃焙燒4小時，即制得CuO(10％)-CeO2催化劑。實(shí)施例3稱取2.18g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，溶解在150mL去離子水中，稱取3.47gCe(NO3)3·6H2O和0.48g Cu(NO3)2·3H2O，混合后加入50mL的去離子水溶解，再將兩個溶液混合，攪拌30min。稱取2.00g NaOH溶解在300mL去離子水中，并迅速加入到上述混合液中，不斷攪拌12小時。然后，將沉淀濾出并用去離子水反復(fù)沖洗，至濾液成中性。將產(chǎn)物放入烘箱120℃烘6個小時。最后在馬弗爐中以每分鐘10℃的速度升溫至400℃焙燒4小時，即制得CuO(20％)-CeO2催化劑。實(shí)施例4稱取2.18g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，溶解在150mL去離子水中，稱取2.17gCe(NO3)3·6H2O和1.2g Cu(NO3)2·3H2O，混合后加入50mL的去離子水溶解，再將兩個溶液混合，攪拌30min。稱取2.00g NaOH溶解在300mL去離子水中，并迅速加入到上述混合液中，不斷攪拌12小時。然后，將沉淀濾出并用去離子水反復(fù)沖洗，至濾液成中性。將產(chǎn)物放入烘箱120℃烘6個小時。最后在馬弗爐中以每分鐘10℃的速度升溫至400℃焙燒4小時，即制得CuO(50％)-CeO2催化劑。實(shí)施例5稱取本專利技術(shù)上述實(shí)施例1～4中所制備的催化劑各0.20g，在130℃下脫氣處理6個小時后，在液氮溫度下測量其比表面積和N2吸脫附等溫線。比表面積、平均孔徑見表1，N2吸脫附等溫線見說明書附附圖說明圖1。從表1中可以看出，本專利技術(shù)的催化劑的比表面積明顯大于其他方法制備的催化劑，而隨著催化劑中銅含量的增加，催化劑的比表面積逐漸減小。實(shí)施例6將本專利技術(shù)上述實(shí)施例1～4中所制備的催化劑進(jìn)行XRD表征。在荷蘭philips公司生產(chǎn)的PW3040/60型全自動X射線衍射儀器上進(jìn)行，CuKα輻射源，管電壓40kV，管電流40mA，掃描速度1.2°/min。XRD圖譜見說明書附圖2。催化劑晶粒大小，晶胞參數(shù)見表1。從圖2和表1中可以看出，本專利技術(shù)的催化劑，只有當(dāng)CuO含量為50％時才出現(xiàn)CuO的特征峰；而CuO的加入使CeO2的晶胞變小，這說明部分CuO進(jìn)入了CeO2的晶格中或CuO是以高分散的形式存在。實(shí)施例7將本專利技術(shù)上述實(shí)施例1～4中所制備的催化劑制成20-40目的顆粒，稱取500mg裝填于內(nèi)徑為6mm的固定床催化燃燒反應(yīng)器中，以CO的催化燃燒作為探針反應(yīng)，進(jìn)行催化燃燒性能評價，反應(yīng)體系氣體成分為3％ CO、3％ O2和94％ N2，空速10000h-1。結(jié)果見表2。從表2中的數(shù)據(jù)可知，本專利技術(shù)催化劑的低溫CO氧化活性明顯高于其他方法制得的催化劑。實(shí)施例8將本專利技術(shù)上述實(shí)施例3中所制備的催化劑制成60-80目的顆粒。稱取50mg并用等質(zhì)量等目數(shù)的α-Al2O3稀釋，裝入內(nèi)徑為5mm的反應(yīng)管中，進(jìn)行富氫氣體中CO的選擇性氧化的活性評價。反應(yīng)體系氣體成分為9.8％ H2、1％ CO、1％ O2和88.2％ Ar，空速120000h-1。結(jié)果見說明書附圖3。從圖中可以看出，在120000h-1高空速條件下，本專利技術(shù)的催化劑在富氫氣氛中選擇性消除CO表現(xiàn)出了很高的活性和選擇性。表1各催化劑的比表面積、平均孔徑、晶粒尺寸和晶胞參數(shù) 表2各催化燃燒催化劑的CO催化燃燒效果 權(quán)利要求本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高比表面積高活性的鈰銅復(fù)合氧化物催化劑，它包括載體和活性組分，其特征在于載體為ＣｅＯ↓［２］，活性組分為ＣｕＯ，活性組分ＣｕＯ的物質(zhì)的量占催化劑總物質(zhì)的量的２％～５０％。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅孟飛，馬靜萌，謝云龍，王月娟，
申請(專利權(quán))人：浙江師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：33[中國|浙江]