[发明专利]一种具有不同缺陷程度的二氧化铈的制备方法及其应用

说明书

本发明公开一种用于碳酸二甲酯合成的催化剂的制备方法，包括如下步骤：取铈源六水合硝酸铈，结合PH调节剂磷酸三钠，水热合成八面体CeO₂；再利用PECVD放电设备产生等离子体流，将该等离子流直接作用于烘干的CeO₂粉末表面，在不同参数下放电完毕后，获得具有不同缺陷程度的分散均匀的CeO₂纳米颗粒；处理后的CeO₂催化剂混合甲醇，在给予特定的压力，温度和光照条件下，光热催化DMC的合成。本发明原料易得，操作简单，反应条件易控制，成本低，反应过程中无危废气体，对环境友好。

技术领域

本发明涉及CeO₂制备领域，具体的是一种具有不同缺陷程度的二氧化铈的制备方法及其应用。

背景技术

随着经济和科技的高速发展，能源问题和环境问题日益严峻，同时由于个人环境危机意识的增强，人们对无毒环保的绿色化学品的依赖性和需求量不断上升。其中，碳酸二甲酯作为一种无毒易降解的非极性质子溶剂，广泛运用于各行各业中，成为化工界公认的无害化学品和有机绿色溶剂。

碳酸二甲酯传统生产工艺大多数由于技术落后、原料及产物的污染性，面临着即将淘汰的局面。而CO₂和甲醇一步法直接合成DMC主要是以CO₂为基础原料生成中间产物，然后再进行醇解反应或酯交换反应生成目标产物DMC。直接法将废弃物资源化再利用，原料丰富，工艺简单，原子转化率较高且副产物少，从而简化了后续分离过程，但是反应进行较为困难，因此，寻找高利用率，低用量和高抗甲醇毒化能力的催化剂，对于DMC的直接合成与应用有着重大意义。

目前，DMC直接合成体系的催化剂主要包括以下几类：金属氧化物催化剂、负载型催化剂、杂多酸催化剂、烷氧基类有机金属催化剂及离子液体催化剂等。其中，铈基催化剂具有良好的催化活性备受关注，研究表明CeO₂同时具有酸碱中心，Ce³⁺和Ce⁴⁺离子之间的氧化还原行为使得CeO₂不仅具有储氧能力(OSC)，而且易于形成不稳定的氧空位，晶格氧物种的流动性也比较高，从而有利于活化CO₂，还有助于促进甲醇的活化和DMC的直接生成。但CeO₂也存在着光生载流子易再结合、易团聚等问题，限制了其光(热)催化性能的提高。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种具有不同缺陷程度的二氧化铈的制备方法及其应用，本发明不仅能有效制备分散均匀CeO₂纳米晶体催化剂，还能产生一定的缺陷位作为催化活性位点；

本发明原料易得，操作简单，反应条件易控制，成本低，反应过程中无危废气体，对环境友好。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有不同缺陷程度的二氧化铈的制备方法，包括以下步骤：

A、将六水合硝酸铈放置于烧杯中，加入去离子水搅拌充分，将磷酸三钠放置于另一个烧杯中，加入去离子水搅拌充分；

B、将搅拌充分的硝酸铈溶液倒入磷酸三钠溶液中，加入磁子老化30min，老化过程中再加入去离子水，老化完成后移入反应釜，170℃下恒温12h，所得沉淀物洗涤烘干得CeO₂粉末；

C、将所得的CeO₂粉末放置于PECVD中，将氩等离子体流直接作用于烘干的粉末表面30～90min，流速25～100sccm，功率100w～200w，放电完毕后获得具有缺陷的分散均匀的CeO₂。

进一步地，所述六水合硝酸铈与磷酸三钠的摩尔比为100:1。

一种如上述方法制备的二氧化铈在合成DMC中的应用。

本发明的有益效果：