[发明专利]一种负载型CuO/CeO2催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于CO催化氧化的CuO/CeO₂催化剂的制备方法，特别是一种采用微波加热-铜氨络合物分解法制备负载型CuO/CeO₂催化剂的制备方法。

背景技术

CO的低温(<100℃)消除在许多方面都有重要的使用价值，在CO₂激光器中气体的纯化、防毒面具中呼吸用气体的净化、机动车尾气的净化、燃料电池中微量CO的选择性消除、CO气体探测器、烟草降害以及封闭体系(飞机, 潜艇, 航天器等) 中微量CO 的消除等方面都有重要的应用前景。因此实现CO在较低温度下氧化转化已经成为催化研究的热点问题之一。

传统的催化氧化消除CO的催化剂活性组分大都是贵金属Pt、Pd、Rh等，把它们负载在金属氧化物载体上，对CO具有很高的催化活性，但是，贵金属催化剂存在易中毒和价格昂贵等不足之处，因此人们越来越关注高效能的非金属催化剂的研究，如Cu、Mn、Fe 、Co、Ni等催化剂。目前Cu-Ce系列催化剂对一氧化碳催化氧化表现出较高的活性，倍受人们的青睐，显现出良好的应用前景。这是由于CuO本身可作为催化剂应用于氧化、加氢和催化燃烧反应中，而CeO₂作为一种典型的稀土金属氧化物又具有独特的储放氧能力和高温快速氧空位扩散能力，当Ce离子与Cu离子在界面处进行有机的结合后，所产生的协同效应大大地提高了CuO的氧化能力。

Cu-Ce系列催化剂的反应性能不仅与其组成有关，而且还与催化剂的制备方法密切相关。目前，制备Cu-Ce系列催化剂的方法总体上有两种，一种方法是将铜盐、铈盐进行混合采用燃烧法或共沉淀法或溶胶-凝胶法等制备铜铈复合氧化物催化剂，另一种方法是先将铈盐通过高温分解或燃烧法或溶胶-凝胶法等制备成载体CeO₂,再采用浸渍法将CuO负载在CeO₂载体表面制备成铜铈催化剂。如专利CN101385976A公开了将柠檬酸加入铈盐与铜盐的乙醇溶液中进行加热和焙烧，采用溶胶-凝胶法制备了铜铈复合氧化物催化剂；专利CN101181683A公开了以铈和铜的硝酸盐为原料，以十六烷基三甲基溴化铵为络合剂，采用水热法制备了铜铈复合氧化物催化剂；而专利CN1554480A公开了采用溶胶-凝胶法制备了CeO₂载体，然后以硝酸铜溶液为浸渍液制备负载型的铜铈催化剂。

上述两种制备方法中，前一种方法制备过程简单、工时短，但不足之处是在催化剂制备过程中容易产生活性成分CuO被助剂CeO₂包裹并进入CeO₂晶格内部的情况，降低了其CO的氧化活性。后一种方法需要先制备载体，再通过浸渍法制备催化剂，过程比较繁琐，工时长，但所制备催化剂的活性成分都负载于载体的表面且分散均匀，能够充分的和CO气体分子接触，显示出较高的催化氧化活性。

因此，开发出制备过程简单、耗时短的负载型催化剂的制备方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术制备铜铈催化剂过程繁琐、耗时长，催化剂活性组分在载体表面分散不佳、催化活性不高等特点，而提供一种制备过程简单、通过微波加热-铜氨络合物分解来制备负载型CuO/CeO₂催化剂的方法，且该制备方法过程简单、耗时短，且生成的CuO纳米颗粒均匀地分散于CeO₂颗粒表面，最终所得的负载型CuO/CeO₂催化剂的催化活性大大提高。

本发明的技术方案

一种负载型CuO/CeO₂催化剂的制备方法，以铜、铈的硝酸盐为原料，氨水为沉淀剂，采用微波加热-铜氨络合物分解法制备负载型CuO/CeO₂催化剂，其制备过程具体包括如下步骤：

（1）、将Ce(NO₃)₃和Cu(NO₃)₂溶解于去离子水中，搅拌均匀，制成金属离子总浓度为0.01～0.2mol/L，优选为0.09～0.12mol/L的混合溶液；

（2）、将浓氨水用去离子水稀释后得稀氨水溶液，优选浓度为6～8%，然后在600～900r/min搅拌下，以0.8～1.0mL/min的滴加速度将步骤（1）所得的混合溶液滴入过量的上述所得的稀氨水溶液中，滴加结束，继续搅拌1h，得到反应悬浊液；