[发明专利]一种以Ce-MOF为前驱体的二氧化铈/氮化钛纳米管及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂材料技术领域，公开一种以Ce‑MOF为前驱体的二氧化铈/氮化钛纳米管(CeO₂/TiN NTs)及其制备方法。所述二氧化铈/氮化钛纳米管是将Ce‑MOF前驱框架和钛源溶于溶剂中，并加入到高压反应釜中，在110～200℃下进行反应，反应结束后冷却、过滤、洗涤、干燥，再经过煅烧后，进行后氮化处理制得。该氮化钛纳米管具有规整的形貌和较大的比表面积，良好的电化学性能。本方法设备要求简单，操作简便，原料价格低廉，有望大规模生产。在光催化材料、介电及微波吸收材料、高温微波吸收材料及电极催化剂载体材料和导热材料领域中可得到广泛的应用。

技术领域

本发明属于催化剂材料技术领域，更具体地，涉及一种以Ce-MOF为前驱体的二氧化铈/氮化钛纳米管(CeO₂/TiN NTs)及其制备方法和应用。

背景技术

氮化钛(TiN)是一种立方晶系结晶，其具有高硬度、高熔点及高温化学稳定性等特点，是良好的导电、导热体。相对于零维的氮化钛颗粒，中空和多孔的一维的氮化钛纳米管(TiN NTs)具有更大的比表面积，提高了反应过程中的传质速率。由于纳米管之间的相互作用，导电性能得到较大提高，有利于电子的传导。以氮化钛纳米管为载体的研究也有相关的报道。赵凤鸣等人(赵峰鸣,闻刚,孔丽瑶,等.氮化钛纳米管作为钒电池负极对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)的电化学性能[J].无机化学学报,2017,33(3):501-508.)研究后发现氮化钛大的比表面积和快速的电子通道对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)展现了优异的电催化活性和可逆性。段昊男等人(段昊男,陈韬,刘金科,等.氮化钛-碳纳米管复合载体负载铂催化剂的催化活性与稳定性研究[J].化工新型材料,2017(9):175-177.)研究后发现氮化钛可增强贵金属Pt与载体之间的相互作用，且以TiN-CNTs为载体的催化剂表现更高的稳定性和催化活性。

金属有机框架(MOFs)以其丰富多样的结构、高比表面积、高孔隙率等优点，在气体吸附、催化等领域被广为推广应用。CeO₂因其突出的储氧能力和氧化还原能力，在环境催化领域迅速发展起来。以MOF为前驱体制备的多孔催化剂载体在性能上有很大提高。专利CN107824177 A介绍一种以Ce-MOF为铈前驱体的CeO₂/TiO₂低温SCR催化剂的制备方法，制备出了对氨选择性催化还原具有高催化活性的催化剂。专利CN 106955742 A介绍了一种Ce-MOF光催化材料的制备方法及应用，其成功制备了一种Ce-MOF光催化材料，具有较好的光学特性和良好的热稳定性，反应条件温和且不造成二次污染。

目前，以Ce-MOF为前驱体制备出来的催化剂基本上都是负载在TiO₂或者碳黑上，负载在TiN纳米管状结构还未见相关报道。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种以Ce-MOF为前驱体的二氧化铈/氮化钛纳米管。

本发明的另一目的在于提供上述以Ce-MOF为前驱体的二氧化铈/氮化钛纳米管的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述以Ce-MOF为前驱体的二氧化铈/氮化钛纳米管的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种以Ce-MOF为前驱体的二氧化铈/氮化钛纳米管，所述二氧化铈/氮化钛纳米管(CeO₂/TiN NTs)是将Ce-MOF前驱框架和钛源溶于溶剂中，并加入到高压反应釜中，在110～200℃下进行反应，反应结束后冷却、过滤、洗涤、干燥，再经过煅烧后，进行后氮化处理制得。

优选地，所述的Ce-MOF前驱框架是将铈源和有机羧酸配体溶解在有机溶剂中，过滤后经真空干燥制得。