[发明专利]一种热稳定三维有序大孔碳烟燃烧催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种热稳定三维有序大孔碳烟燃烧催化剂，其特征在于，该催化剂为三维有序大孔结构贵金属掺杂铈基或铈锆固溶体碳烟催化剂，其化学分子表达式为Ce_1-x-yZr_xM_yO₂，其中M为贵金属元素，催化剂中x和y取值范围0≤x≤0.5，y=0.01～0.1，贵金属作为离子掺杂进入铈基或铈锆固溶体晶格。

2.权利要求1所述的一种热稳定三维有序大孔碳烟燃烧催化剂，其特征在于，y=0.01～0.07。

3.权利要求1所述的一种热稳定三维有序大孔碳烟燃烧催化剂，其特征在于，y=0.01～0.05。

4.权利要求1所述的一种热稳定三维有序大孔碳烟燃烧催化剂，其特征在于，M为Pt、Pd、Rh、Au元素中的一种或几种。

5.权利要求1所述的一种热稳定三维有序大孔碳烟燃烧催化剂，其特征在于，催化剂平均孔径为100nm～1μm。

6.制备权利要求1所述的一种热稳定三维有序大孔碳烟燃烧催化剂的方法，其特征在于，采用胶体晶体模板法，具体包括以下步骤：

（1）胶体晶体模板的组装

将单分散聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球乳液置于离心管中，PMMA微球的粒径为300nm～1μm，以1000-10000rpm的转速离心沉积1～30h，得到紧密堆积的胶体晶体模板，或者将微球乳液置于平底容器内，以40～80°C的温度在干燥箱中，蒸发沉积得到PMMA胶体晶体模板；

（2）3DOM Ce_1-x-yZr_xM_yO₂催化剂制备

将硝酸亚铈、氧氯化锆按照Ce：Zr摩尔比为（1-x-y）：x的化学计量比混合，溶于乙二醇或丙三醇有机络合剂中，并加入0～60vol%的甲醇或乙醇作为助溶剂，待完全溶解后，再加入贵金属前驱体溶液，磁力搅拌0.5～2h，使溶液充分混合，得到催化剂前驱体溶液；

利用所得到的催化剂前驱体溶液作为浸渍液，加入PMMA胶体晶体模板反复进行浸渍、干燥，然后将浸渍干燥后的材料转移到管式马弗炉中，在空气气氛中以小于5°C/min的升温速率至300°C，保温3h，然后以小于5°C/min的升温速率至目标温度500～1100°C，保温4～10h，即可得到热稳定三维有序大孔碳烟燃烧催化剂。

7.按照权利要求6的方法，其特征在于，催化剂前驱体溶液中总的金属离子的总浓度为0.05～3mol/L。

8.按照权利要求6的方法，其特征在于，贵金属前驱体为H₂PtCl₆·nH₂O、(NH₄)₂PtCl₆、Pt(NO₃)₂、Pd(NO₃)₂、H₂PdCl₄、Pd(O₂CCH₃)₂、C₂O₄Pd、RhCl₃·nH₂O、H₃RhCl₆、Rh₂O₃·nH₂O、Rh(NO₃)₃·nH₂O、Rh₂(CH₃CO₂)₃、Rh(NO₃)₃、AuCl₃、HAu(NO₃)₃等，前驱体的加入量使得Zr元素与贵金属M元素的摩尔比为x:y。