[发明专利]一种CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂的制备方法，步骤为将硝酸铈、硝酸氧锆和硝酸钾溶解在去离子水中，然后将氧化石墨烯和去离子水混合，再进行超声处理；将所制备的两种溶液混合，然后超声处理；将处理后的混合溶液水浴加热；将氢氧化氨加入加热后的溶液直到溶液达到pH10±0.1；将所得到的溶液进行水热处理；用去离子水反复离心洗涤所得溶液，直到所得溶液pH值被调整为中性；将所得溶液冷冻干燥后，得到前驱体；将步骤h中所得前驱体在管式炉中煅烧2h。本发明工艺简单、易于控制和便于工业化生产，最终的产物CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂能够同时包括高氧含量、大比表面积和良好的热稳定性等优点。

技术领域

本发明具体涉及一种CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂的制备方法。

背景技术

柴油机在运输和各种非道路工程机械中得到了广泛的应用但是其排放的废气会造成严重的环境污染，随着排放法规的日益严格，柴油机的碳烟排放控制技术已成为各国政府和学者关注的焦点。

因此利用催化剂降低碳烟的氧化反应温度是良好的解决方案。柴油机催化型颗粒捕集器不需要额外的热源和复杂的控制系统，从而大大降低了燃料消耗和发动机损耗。由于碳烟的催化氧化是O₂、碳烟和催化剂之间的反应，催化剂与碳烟的接触面积和催化剂的本征催化活性是影响碳烟氧化效率的两个关键因素，这是柴油机催化型颗粒捕集器再生中的关键问题。

目前铈锆纳米固溶体催化剂的制备方法包括共沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法、水热法、高能球磨法等，其中共沉淀法工艺简单、条件易于控制、产品均一性好、生产成本较低、便于工业化生产。但是现有的共沉淀法依然存在不足，采用共沉淀法制备的铈锆纳米固溶体催化剂很难同时满足氧含量、比表面积和热稳定性这三方面的要求。并且共沉淀法不符合实际需求，无法制备以石墨烯为载体的铈锆纳米固溶体催化剂。

中国发明专利公开说明书CN109772290A，公开日20190521，公开了一种铈锆纳米固溶体催化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)将Ce(NO₃)₃、ZrOCl₂·8H₂O加入去离子水中，充分混均后加入一定量的乙二醇、聚乙二醇，得到溶液A；(2)向溶液A中加入表面活性剂和NaCl，混均后缓慢加入络合剂，得到溶液B；(3)将溶液B加热至100-120℃，并加入氨水溶液调节pH至8-9，得到溶液C，保温反应2-4h，静止放置4-8h后离心、洗涤、干燥、焙烧制得铈锆纳米固溶体催化剂。但采用这种方法无法处理石墨烯，从而难以制备以石墨烯为载体的铈锆纳米固溶体催化剂，存在一定的局限性，并且该方法需要高温700℃煅烧，不够节能环保，也更具危险性。

因此需要一种新的铈锆纳米固溶体催化剂制备方法，来制备以石墨烯为载体的铈锆纳米固溶体催化剂。该方法应当满足工艺简单、易于控制、节能环保和便于工业化生产的优点。所制备的以石墨烯为载体的铈锆纳米固溶体催化剂能够同时具备高氧含量、大比表面积和良好的热稳定性三个优点。

发明内容

本发明提供一种CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂的制备方法，所述能够制备以石墨烯为载体的铈锆纳米固溶体催化剂，具有工艺简单、易于控制和便于工业化生产的优点，并且最终的产物能够同时包括高氧含量、大比表面积和良好的热稳定性等优点。从而解决现有技术中的问题。

所述方法包括如下步骤：

a.将硝酸铈的水合物、硝酸氧锆的水合物和硝酸钾（KNO₃）溶解在去离子水中，生成含有铈（Ce⁴⁺）金属离子、锆（Zr⁴⁺）金属离子和钾（K⁺）金属离子的盐溶液；

b.然后准备氧化石墨烯，所述氧化石墨烯与铈离子的质量比为5:1，将氧化石墨烯（GO）和去离子水混合，在超声处理0.5h后生成氧化石墨烯（GO）溶液；