【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于催化劑，具體涉及一種抗燒結(jié)的氧化銅/二氧化鈰催化劑及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著工業(yè)的發(fā)展，越來越多的化學(xué)反應(yīng)需要使用催化劑來提高反應(yīng)速率和穩(wěn)定性。目前，金屬氧化物催化劑在各種催化反應(yīng)中得到了廣泛應(yīng)用。氧化銅/二氧化鈰催化劑，因其獨(dú)特的電、磁和催化特性，以及出色的氧化還原性能、高儲氧能力和氧遷移率而被廣泛用于催化領(lǐng)域，例如：co優(yōu)先氧化、co催化還原no、水氣轉(zhuǎn)化(wgs)、選擇性催化還原(scr)、光催化降解、光催化產(chǎn)氫、氫氣演變反應(yīng)(her)、氧氣演變反應(yīng)(oer)和vocs的催化燃燒反應(yīng)等。其中，氧化銅/二氧化鈰催化劑在vocs的催化燃燒反應(yīng)中具有很高的催化活性。
2、例如參考文獻(xiàn)1(yuchuan?ye.jing?xu.et?a1，cuo/ceo2?catalysts?prepared?bymodified?impregnation?method?for?ethyl?acetate?oxidation，chemical?engineeringjournal，2023，471，144667，doi：10.1016/j.cej.2023.144667)中通過將硝酸銅浸漬在硝酸鈰制備的二氧化鈰，經(jīng)干燥、焙燒活化從而得到高活性和高熱穩(wěn)定性的氧化銅/二氧化鈰催化劑，用于催化氧化乙酸乙酯。但由于氧化銅的tammann溫度較低，而導(dǎo)致氧化銅/二氧化鈰催化劑的熱穩(wěn)定性差。
3、催化劑的活性和抗燒結(jié)的熱穩(wěn)定性是催化燃燒法的核心。而催化燃燒催化劑的活性和熱穩(wěn)定性能直接影響vocs的凈化效果及使用成本
4、浸漬法因其制備簡單且易于規(guī)模化生產(chǎn)，是目前制備各種負(fù)載型工業(yè)催化劑最常用的方法之一。普通的浸漬方法是將活性組分的硝酸鹽等可溶性金屬前驅(qū)體溶液浸漬到固體氧化物載體上，再經(jīng)過干燥、焙燒或活化制備得到負(fù)載型催化劑。
5、公開號為cn116493016a的專利申請中公開了一種棒狀二氧化鈰負(fù)載金屬氧化物納米催化劑及其制備方法和應(yīng)用，采用二氧化鈰作為載體，負(fù)載氧化銅納米顆粒為催化活性組分，以n-甲基吡咯烷酮為溶劑，以乙二醇為還原劑，以聚丙烯酸鈉表面活性劑，在常溫常壓條件下攪拌得到均勻的二氧化鈰載體溶膠，將金屬銅溶膠滴入二氧化鈰載體溶膠混合經(jīng)干燥、焙燒得到二氧化鈰負(fù)載金屬氧化物納米催化劑。
6、再如參考文獻(xiàn)2(sun?shuaishuai.mao?dongsen.et?al，enhanced?cooxidationactivity?of氧化銅/二氧化鈰catalyst?prepared?by?surfactant-assistedimpregnation?method，journal?of?rare?earths，2015，33(12)，1268-1274，doi：10.1016/s1002-0721(14)60556-1)采用表面活性劑輔助浸漬法，基于原料硝酸銅和二氧化鈰，溶液中加入十六烷基三甲基溴化銨(ctab)浸漬，經(jīng)干燥、焙燒活化得到催化劑。通過普通浸漬法制備的催化劑經(jīng)常導(dǎo)致金屬顆粒分散度差，金屬-載體相互作用弱，從而導(dǎo)致催化劑活性和熱穩(wěn)定性較低。
7、另外通過普通浸漬法以大顆粒的金屬活性組分負(fù)載小顆粒的載體組份，可以一定程度上提升催化劑的使用壽命和抗燒結(jié)性，如參考文獻(xiàn)3(gui-sheng?wu.dong-sen?mao.eta1，the?role?of?the?promoters?in?cubased?catalysts?for?methanol?steamreforming，catalysis?letters?2009，130，177-184，doi：10.1007/s?10562-009-9847-8)通過在260℃的甲醇蒸汽重整(msr)反應(yīng)中研究了氧化鋯和氧化鋅等促進(jìn)劑對銅催化劑的影響，發(fā)現(xiàn)氧化鋯提高了銅的催化活性和穩(wěn)定性。但由于反轉(zhuǎn)型催化劑比表面積較小以及活性位點(diǎn)少，通常比正常負(fù)載型催化劑具有更低的催化活性。
8、盡管現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開了浸漬法制備催化劑，但是通過簡單的浸漬法制備出兼具高活性和抗燒結(jié)的催化燃燒催化劑是目前的技術(shù)難點(diǎn)和研究熱點(diǎn)之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種抗燒結(jié)的氧化銅/二氧化鈰催化劑及其制備方法，通過簡單的浸漬法開發(fā)出氧化銅/二氧化鈰催化劑，以二氧化鈰作為載體，氧化銅作為活性物質(zhì)，氧化銅被約束在二氧化鈰納米間隙中，提高催化劑的活性和抗燒結(jié)性能。
2、為了達(dá)到上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一種抗燒結(jié)的氧化銅/二氧化鈰催化劑，以二氧化鈰為載體，氧化銅為活性物質(zhì)，氧化銅被約束在二氧化鈰納米間隙層中。
4、氧化銅被約束在二氧化鈰納米間隙層中，基于層狀二氧化鈰納米片與氧化銅顆粒之間的相互作用以及層狀二氧化鈰納米片和氧化銅顆粒之間的空間間隔，限制了氧化銅顆粒和層狀二氧化鈰納米片在高溫下出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，使氧化銅/二氧化鈰催化劑具有高熱穩(wěn)定性。
5、優(yōu)選地，所述的二氧化鈰為層狀納米片結(jié)構(gòu)，氧化銅為顆粒結(jié)構(gòu)。
6、層狀二氧化鈰為載體，具有大比表面積和良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；氧化銅顆粒為活性物質(zhì)，具有良好的催化活性，可以提高反應(yīng)的速率；氧化銅顆粒負(fù)載在層狀二氧化鈰上可以使催化劑具有優(yōu)異催化活性的同時具有高熱穩(wěn)定性。
7、本專利技術(shù)還提供了一種所述的抗燒結(jié)的氧化銅/二氧化鈰催化劑的制備方法包括：
8、s1.將可溶性鈰鹽加入溶劑中，攪拌至完全溶解得到浸漬溶液；
9、s2.將步驟s1得到的浸漬溶液浸漬在金屬銅鹽或氧化銅上，室溫靜置得到混合物，對混合物進(jìn)行干燥得到前驅(qū)體；
10、s3.將步驟s2得到的前驅(qū)體置于空氣氛圍下，焙燒溫度為400～800℃焙燒2～8小時，得到抗燒結(jié)的氧化銅/二氧化鈰催化劑。
11、在制備過程的熱處理步驟中，催化劑會形成獨(dú)特的層狀二氧化鈰納米片結(jié)構(gòu)和顆粒狀的氧化銅，通過層狀的空間約束效應(yīng)，氧化銅納米顆粒被約束在層狀二氧化鈰納米間隙層中，限制了氧化銅納米顆粒和層狀二氧化鈰納米片在高溫下出現(xiàn)聚集和生長的燒結(jié)現(xiàn)象，這也是氧化銅/二氧化鈰具有更優(yōu)異活性與高熱穩(wěn)定性的原因。
12、優(yōu)選地，所述的可溶性鈰鹽為硝酸鈰、氯化鈰、檸檬酸鈰、乙酸鈰中的一種或多種。
13、本專利技術(shù)使用可溶性鈰鹽提供鈰源，形成二氧化鈰作為載體用于負(fù)載活性物質(zhì)。
14、進(jìn)一步地，所述的可溶性鈰鹽為硝酸鈰。
15、優(yōu)選地，所述的溶劑為水、甲醇、乙醇、丙醇中的一種或多種。
16、選擇合適的溶劑起到溶解催化劑前體的作用，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。
17、進(jìn)一步地，所述的溶劑為去離子水或蒸餾水。
18、優(yōu)選地，所述的可溶性鈰鹽與溶劑的質(zhì)量比為1.30～1.40：1。
19、溶劑本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種抗燒結(jié)的氧化銅/二氧化鈰催化劑，其特征在于，以二氧化鈰為載體，氧化銅為活性物質(zhì)，氧化銅被約束在二氧化鈰納米間隙層中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化銅/二氧化鈰催化劑，其特征在于，所述的二氧化鈰為層狀納米片結(jié)構(gòu)，氧化銅為顆粒結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化銅/二氧化鈰催化劑的制備方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銅/二氧化鈰催化劑的制備方法，其特征在于，所述的可溶性鈰鹽為硝酸鈰、氯化鈰、檸檬酸鈰、乙酸鈰中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銅/二氧化鈰催化劑的制備方法，其特征在于，所述的溶劑為水、甲醇、乙醇、丙醇中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銅/二氧化鈰催化劑的制備方法，其特征在于，所述的可溶性鈰鹽與溶劑的質(zhì)量比為1.30～1.40∶1。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的性氧化銅/二氧化鈰催化劑的制備方法，其特征在于，所述的金屬銅鹽為乙酸銅、碳酸銅、草酸銅中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銅/二氧化鈰催化劑的制備方法，其特征在于，所述的金屬銅鹽或氧化
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銅/二氧化鈰催化劑的制備方法，其特征在于，所述的焙燒是在馬弗爐或管式爐的空氣氣氛中進(jìn)行，升溫速度為5℃/分鐘。
10.權(quán)利要求3～9任一項(xiàng)所述的制備方法制備的抗燒結(jié)的氧化銅/二氧化鈰催化劑在乙酸乙酯催化燃燒中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種抗燒結(jié)的氧化銅/二氧化鈰催化劑，其特征在于，以二氧化鈰為載體，氧化銅為活性物質(zhì)，氧化銅被約束在二氧化鈰納米間隙層中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化銅/二氧化鈰催化劑，其特征在于，所述的二氧化鈰為層狀納米片結(jié)構(gòu)，氧化銅為顆粒結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化銅/二氧化鈰催化劑的制備方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銅/二氧化鈰催化劑的制備方法，其特征在于，所述的可溶性鈰鹽為硝酸鈰、氯化鈰、檸檬酸鈰、乙酸鈰中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銅/二氧化鈰催化劑的制備方法，其特征在于，所述的溶劑為水、甲醇、乙醇、丙醇中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銅/...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：莫流業(yè)，葉育川，臧紹宏，李世杰，紀(jì)麗麗，
申請(專利權(quán))人：浙江海洋大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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