[发明专利]氮掺杂碳-氧化铈复合材料及其制备与应用

权利要求书

1.一种氮掺杂碳-氧化铈复合材料催化剂，其特征在于：氧化铈分散于氮掺杂碳表面，其重量含量为0.05～40％；所述氮掺杂碳比表面积为5～2000m²/g，孔径范围为0.2～50nm；多孔碳结构中掺杂有N原子，N原子的掺杂量为多孔碳质量的1～15％；氧化铈为处于高分散状态的量子点，平均粒径为0.1～3nm。

2.一种三维氮掺杂碳-氧化铈复合材料催化剂，其特征在于：

a)氮掺杂碳为三维交联类蜂窝状结构多孔碳材料；

b)氧化铈分散于氮掺杂碳表面，其重量含量为0.05～40％；

所述氮掺杂碳为具有三维结构的大孔-中孔等级孔结构多孔碳，大孔孔径为20～500nm，中孔孔径为2～10nm，比表面积为30～3000m²/g；多孔碳结构中掺杂有N原子，N原子的掺杂量为多孔碳质量的1～15％；氧化铈为处于高分散状态的量子点，平均粒径为0.1～3nm。

3.一种如权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将多巴胺溶解于蒸馏水与醇的混合液中，搅拌下加入硝酸铈铵溶液，搅拌至混合均匀，加入碱性物质调节溶液pH值至碱性，室温下搅拌；经抽滤、洗涤、烘干，惰性气氛下焙烧，制得氮掺杂碳-氧化铈复合材料。

4.根据权利要求3所述催化剂的制备方法，其特征在于：所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或乙二醇，醇与水的体积比为0.1～10；多巴胺溶解后所得溶液浓度为0.01～100g/L；硝酸铈铵溶液浓度为0.01～100g/L，多巴胺与硝酸铈铵的质量比为10～0.1；调节溶液pH值所使用的碱性物质为三(羟甲基)氨基甲烷缓冲液、氨水、尿素中的一种或几种；室温下搅拌时间为5～30h；烘干温度为60～100℃；惰性气体为氦气、氩气中的一种或几种，气体流速为20～180mL/min；焙烧温度为300～1200℃。

5.一种如权利要求2所述催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将多巴胺溶解于蒸馏水与醇的混合液中，然后加入PMMA作为模板，搅拌下加入硝酸铈铵溶液，搅拌至混合均匀，加入碱性物质调节溶液pH值至碱性，室温下搅拌；经抽滤、洗涤、烘干，惰性气氛下焙烧，制得三维氮掺杂碳-氧化铈复合材料。

6.根据权利要求5所述催化剂的制备方法，其特征在于：所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或乙二醇，醇与水的体积比为0.1～10；多巴胺溶解后所得溶液浓度为0.01～100g/L；PMMA颗粒尺寸为10～800nm，多巴胺与PMMA质量比为50～0.1；硝酸铈铵溶液浓度为0.01～100g/L，多巴胺与硝酸铈铵的质量比为10～0.1；调节溶液pH值所使用的碱性物质为三(羟甲基)氨基甲烷缓冲液、氨水、尿素中的一种或几种；室温下搅拌时间为5～30h；烘干温度为60～100℃；惰性气体为氦气、氩气中的一种或几种，气体流速为20～180mL/min；焙烧温度为300～1200℃。

7.一种如权利要求1-2任意一项所述催化剂在甲醛催化氧化反应中的应用。

8.一种如权利要求1-2任意一项所述催化剂在VOC氧化、CO氧化反应中的应用。