[发明专利]一种氧化铈/氧化锆纸型催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及催化剂材料制备技术领域，具体公开一种氧化铈/氧化锆纸型催化剂及其制备方法，CeO₂‑ZrO₂纤维和陶瓷纤维，其中，所述CeO₂‑ZrO₂纤维的直径为5~10μm、长度为1‑100cm；所述催化剂的厚度为2~5mm，孔隙率70%~90%。所述制备方法。所述制备方法包括：采用离心甩丝法制备大长径比的CeO₂‑ZrO₂纤维；然后配合陶瓷纤维、无机粘结剂、聚乙烯醇溶液打浆，倒入纸页成型器，并经真空吸滤除水，成型，高温炉焙烧，活性组分盐溶液中浸渍、干燥后焙烧获取CeO₂‑ZrO₂纸型催化剂。本发明所制备的催化剂的碳烟燃烧最大速率对应的温度在350‑420℃之间。

技术领域

本发明涉及催化剂材料制备技术领域，尤其涉及一种氧化铈/氧化锆纸型催化剂及其制备方法。

背景技术

催化燃烧技术在改善燃烧过程、降低反应温度、促进完全燃烧及抑制有毒物质形成方面有极其显著的作用，因而成为燃料电池、废气处理等应用领域的关键技术。催化剂是催化燃烧技术的核心，它必须具有合适的形状、尺寸和机械强度，以符合工业反应器的操作要求。纸型催化剂是一种新型整体催化剂，由于具有比重小、孔隙率高和气体扩散性能好的优点，从而能够有效提高催化活性、降低贵金属担载量并延长催化剂使用寿命，是当前材料与催化领域的研究热点之一。

目前，国际上关于纸型催化剂的研究主要有：日本九州大学Takuya Kitaoka等人通过采用不同的贵金属活性组分(Pt、Cu、Ag、Au等)及不同的基体纤维(C纤维、SiC纤维、陶瓷纤维、ZnO晶须、纤维素纤维等)，并对基体纤维进行官能团修饰，研究了在乙烷脱氢氧化、甲苯去除、CO催化氧化、NOx催化还原、自热重整制氢等方面的催化性能。阿根廷UNL-CONICET催化研究中心的V.G.Milt等人在基体陶瓷纤维和纤维素纤维负载具有大比表面积和孔隙率的Y-型沸石，用于提高纸型催化剂催化活性，同时选择硼酸盐化合物(尤其是钠硼钙石)作为粘结剂用于改善力学性质。迄今，国内尚无纸型催化剂的相关研究报道以及成熟的市场产品。

氧化铈(CeO₂)作为一种典型的稀土氧化物，其主要特点在于本身特有的超强储放氧能力和价电子构型(Ce³⁺/Ce⁴⁺间具有较低的电极电动势)，被公认为一种理想催化剂载体。后来人们还发现，与单纯的CeO₂相比，掺杂Zr⁴⁺等离子可以更为有效的提高CeO₂的储放氧能力，使氧化-还原反应在较低的温度下进行，同时还可以使结构热稳定性和力学性质有明显改善，以及显著提高催化活性。当前，人们利用电纺丝法、硬模板和干纺丝法等多种手段研制了一系列CeO₂-ZrO₂纤维材料。但由于固有力学性质差，选择铈基复合氧化物纤维作为基体构筑纸型催化剂存在较大难度。

发明内容

针对现有CeO₂-ZrO₂纤维材料固有力学性质差，构筑纸型催化剂存在较大难度等问题，本发明提供一种氧化铈/氧化锆纸型催化剂。

进一步地，本发明还提供一种氧化铈/氧化锆纸型催化剂的制备方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种氧化铈/氧化锆纸型催化剂，CeO₂-ZrO₂纤维和陶瓷纤维，其中，所述CeO₂-ZrO₂纤维的直径为5～10μm、长度为1-100cm；所述催化剂的厚度为2～5mm，孔隙率70％～90％。

采用的CeO₂-ZrO₂纤维长径比大，有一定力学强度，便于裁剪，从而实现了与短切莫来石纤维的良好匹配，因此所述纸型催化剂均匀性和柔韧性明显提高。