[发明专利]一种空心核壳结构Au@CeO2纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空心核壳结构AuCeO₂纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

一氧化碳(CO)催化氧化反应在能源、化工和环境等领域具有重要实际意义。目前，针对CO催化氧化过程，负载型纳米金的催化活性远远大于非负载的金催化剂。而CeO₂做为良好的活性载体，日益受到研究者的重视，同时CeO₂具有n型半导体性质，具有氧缺陷，而这些氧缺陷能够提供具有反应活性的氧。由于在氧缺陷上的吸附持续发生，导致在金-载体界面处可能存在大量O₂^2-或O^2-等表面物种，其较好的溢流性使扩散到金晶粒上的速度也较快，大大提高催化剂的反应活性。

目前，活性组分Au粒子与载体CeO₂的负载形式主要有以下几种。Maria Flytzani-Stephanopoulos等(Top.Catal.，2007，44，199-208.)采用沉积-沉淀法将纳米Au粒子负载在实心CeO₂颗粒外表面，但由于纳米Au粒子在实心CeO₂颗粒外表面存在，在反应过程中，Au纳米粒子容易烧结，催化活性不高；Paolo Fornasiero等(Chem.Mater.2010，22，4335-4345)采用共沉淀法合成出了实心AuCeO₂核壳结构复合物，该催化剂虽然解决了反应过程中Au粒子从载体上脱落而聚集的问题，但由于CeO₂壳为实心壳层，孔道的传质效率差，致使反应分子和产物分子的扩散作用受到限制，不利于反应分子和产物分子在催化剂表面吸附与脱附。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空心核壳结构AuCeO₂纳米复合材料新的制备方法，以及由该方法制备的空心核壳结构AuCeO₂纳米复合材料。采用本发明的制备方法制备得到的空心核壳结构AuCeO₂纳米复合材料既可以解决活性组分Au在CO催化氧化反应过程中容易烧结的问题，同时又可以减少反应分子和产物分子的扩散阻力。

本发明提供一种空心核壳结构AuCeO₂纳米复合材料的制备方法，其中，该方法包括以下步骤，

1)将铈源、尿素和蒸馏水混合溶解后，得到溶解后的溶液，将柠檬酸钠溶液与所述溶解后的溶液进行第一接触，将第一接触后的产物与过氧化氢溶液进行第二接触，将第二接触后的产物晶化后干燥得到固体产物；

2)将金源、稳定剂及蒸馏水混合均匀后得到混合液，将步骤1)中得到的固体产物加入到该混合液中进行第三接触后，将第三接触后的产物固液分离，得到第一固体，将得到的第一固体分散在蒸馏水中得到分散液，将分散液与柠檬酸钠进行第四接触，然后，将还原剂加入到第四接触后的产物中进行第五接触，将第五接触后的产物固液分离，得到空心核壳结构AuCeO₂纳米复合材料。

本发明还提供一种由上述方法制得的空心核壳结构AuCeO₂纳米复合材料。

根据本发明的空心核壳结构AuCeO₂纳米复合材料的制备方法制备得到的空心核壳结构AuCeO₂纳米复合材料既可以解决活性组分Au在CO催化氧化反应过程中容易烧结的问题，同时又可以减少反应分子和产物分子的扩散阻力。本发明的空心核壳结构AuCeO₂纳米复合材料催化剂可以解决在CO催化反应过程中Au颗粒不会因从载体上脱落而聚集的问题，推测原因为由于Au颗粒被壳层CeO₂所包围住，而且这种中空的结构有利于反应分子和产物分子在催化剂表面吸附与脱附。

附图说明

图1为实施例1得到的的空心CeO₂微球的X-射线粉末衍射谱图；

图2为实施例1得到的的空心CeO₂微球的透射电子显微镜图；

图3为实施例1得到的空心AuCeO₂纳米复合材料的X-射线粉末衍射谱图；

图4为实施例1得到的空心AuCeO₂纳米复合材料的透射电子显微镜图；

图5为实施例1得到的空心AuCeO₂纳米复合材料的高角暗场扫描透射电镜图及其面扫元素分析图；

图6为实施例1得到的空心AuCeO₂纳米复合材料的高角暗场扫描透射电镜图的线扫图；