[发明专利]大孔氧化物担载核壳结构纳米颗粒的催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种大孔氧化物担载核壳结构纳米颗粒的催化剂，其是一种柴油车排放炭烟颗粒物燃烧用氧化催化剂，该大孔氧化物担载核壳结构纳米颗粒的催化剂是以具有三维有序大孔结构的简单氧化物作为载体担载核壳结构纳米颗粒得到的，其中，核壳结构纳米颗粒的核心为贵金属，核壳结构纳米颗粒的壳层材料为稀土元素或过渡金属元素中的一种或几种的组合，所述简单氧化物为具有催化惰性的氧化物，所述载体中的大孔的平均孔径为50nm-1μm。

2.如权利要求1所述的催化剂，其中，所述简单氧化物包括氧化锆、氧化铝和氧化硅中的一种或几种的组合。

3.如权利要求1所述的催化剂，其中，所述贵金属包括金、铂、钯和银中的一种或几种的组合，所述稀土元素包括La、Ce、Pr、Nd和Sm中的一种或几种的组合，所述过渡金属元素包括Fe、Co、Mn、Ni、Cu和Cr中的一种或几种的组合。

4.如权利要求1-3任一项所述的催化剂，其中，以载体的重量计，所述贵金属在该催化剂中的负载量为10wt%以下，所述稀土元素或过渡金属元素与所述贵金属的摩尔比为20：1以下。

5.权利要求1-4任一项所述的大孔氧化物担载核壳结构纳米颗粒的催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

将贵金属的前躯体盐的水溶液、稀土元素或过渡金属元素的盐的水溶液与作为催化剂载体的具有三维有序大孔结构的简单氧化物混合，得到混合溶液，在该混合溶液中，贵金属的浓度为2.0mmol/L以下；

使混合溶液进入膜反应器，并输入氢气，氢气流量为10-200mL/min；

将还原剂配制成溶液，并使其进入膜反应器中与所述混合溶液混合，使贵金属担载到所述载体上，还原剂溶液的流量控制为0.1-5mL/min；所述贵金属与还原剂的摩尔比为1:5-1:30；

将碱性的沉淀剂配制成溶液，并使其进入膜反应器中与所述混合溶液混合，使稀土元素或过渡金属元素负载到担载了贵金属的载体上，沉淀剂溶液的流量控制为0.1-5mL/min；所述稀土元素或过渡金属元素与沉淀剂的摩尔比为1:10-1:50，其中，稀土元素或过渡金属元素以其硝酸盐的摩尔量计；

通过过滤或者离心处理将固体产物分离，然后经过洗涤、干燥、焙烧，得到所述大孔氧化物担载核壳结构纳米颗粒的催化剂。

6.如权利要求5所述的制备方法，其中，作为催化剂载体的具有三维有序大孔结构的简单氧化物的制备包括以下步骤：

将含有上述简单氧化物的前躯体盐溶于有机络合剂中，并加入助溶剂，得到催化剂载体的前驱体溶液，在该溶液中，载体离子浓度为1.0-3.0mol/L，其中，所述有机络合剂为液态二元醇或多元醇，所述助溶剂为甲醇或乙醇；

将所得到的催化剂前驱体溶液作为浸渍液，加入胶体晶体模板反复进行浸渍、干燥，然后在空气气氛中升温至450-1000°C，保温4-10h，得到所述具有三维有序大孔结构的简单氧化物。

7.如权利要求6所述的制备方法，其中，在含有所述含有活性组分的盐、有机络合剂和助溶剂的催化剂前驱体溶液中，金属离子的总浓度为0.05-3mol/L。

8.如权利要求6所述的制备方法，其中，所述空气气氛的空气流速为30-300mL/min，升温速率为2°C/min以下。

9.如权利要求6所述的制备方法，其中，所述胶体晶体模板的制备包括以下步骤：

在氮气保护下，将50mL丙酮和50mL二次蒸馏水混合，并以水浴预热至60-90℃，加入100mL单体甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯，继续以水浴加热至60-90℃；

在氮气保护下，向上述反应体系中加入60-90°C的50mL浓度为6.0g/L的引发剂水溶液，持续搅拌2-10h，得到单分散聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯微球乳液；

将微球乳液置于离心管中，以1000-10000rpm的转速离心处理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的温度在干燥箱中缓慢蒸发，微球沉积得到胶体晶体模板。

10.一种净化柴油车排放炭烟颗粒物的方法，其包括采用权利要求1-4任一项所述的大孔氧化物担载核壳结构纳米颗粒的催化剂的燃烧进行净化的过程。