[发明专利]一种CeO2/TiO2纳米复合空心球催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机复合空心球催化剂及其制备方法，特别涉及一种粒径可控的CeO₂/TiO₂纳米复合空心球催化剂及其制备方法。 

背景技术

TiO₂是具有良好热稳定性、氧化能力强、廉价易得的光催化剂和环境催化剂。具有空心结构的TiO₂微球由于具有密度低、比表面积大、表面渗透性好、光捕获率高的结构特点以及TiO₂自身的特性而被广泛地用于光催化领域。然而TiO₂只能吸收波长小于387nm的紫外光，对太阳能利用率低，而且TiO₂中光生载流子复合率较高，量子效率低，限制了TiO₂空心微球的实际应用。将其他半导体与TiO₂ 进行复合，可以利用两者之间的界面耦合效应，使光响应范围拓宽，而且能够抑制光生载流子的复合，提高光催化活性。目前已有关于TiO₂复合空心球制备的专利报道。如公开号为CN101905153A的专利以碳球为模板制备了一种氧化锌和氧化钛复合空心球并将其应用于光降解阳离子蓝染料;公开号为CN101623644A的专利采用水热法、二步浸渍法和溶胶凝胶法制备硫化镉和氧化钛复合空心球并将其应用于光降解水制氢。

二氧化铈作为一种重要的稀土氧化物由于具有较高的储氧释氧和氧离子传导能力以及较强的氧化还原能力而被广泛应用于燃料电池、废水废气处理和光催化领域。然而，二氧化铈的优良储氧性能与其热阻抗、低温反应活性和结构稳定性有关，这些影响因素使二氧化铈不能满足高温应用的要求。将CeO₂与TiO₂进行复合通过钛与铈原子之间的相互作用和结构的调控能够改善CeO₂的热稳定性、结构和电子特性。目前，已有文献报道了采用溶胶凝胶法、均相共沉淀法和溶剂热法制备CeO₂与TiO₂ 纳米颗粒。（Chiara G, et al. Structural and spectroscopic characterization of CeO₂–TiO₂ mixed oxides[J]. Journal of Materials Chemistry A,2013,1,10918-10926; Benjaram M R and Ataullah K. Structural Characterization of CeO₂-TiO₂and V₂O₅/CeO₂-TiO₂ Catalysts by Raman and XPS Techniques[J]. The Journal of Chemical Physics B,2003,107,5162-5167; Chockalingam K and Paramasivan G. Solvothermal Synthesis of CeO₂-TiO₂ Nanocomposite for VisibleLight Photocatalytic Detoxification of Cyanide[J]. Sustainable Chemistry & Engineering,2013,1,1555-1563）。 

发明内容

本发明的目的之一是提供一种CeO₂/TiO₂纳米复合空心球催化剂，兼具空心球状结构和普通CeO₂/TiO₂复合氧化物颗粒的特点，具有高热稳定性、高比表面积、优良的光捕获效率和储释氧能力。

本发明的目的之二是提供上述的一种CeO₂/TiO₂纳米复合空心球催化剂的制备方法。

本发明的技术原理

空心纳米颗粒作为一种特殊的纳米结构，是近年来化学和材料科学前沿的一个日益重要的研究领域，其明显特征在于具有较大的内部孔隙。空心微纳米结构具有许多独特性质如较大的比表面积、稳定性高、密度低、高折射率、良好的表面化学性质及渗透性而被广泛应用于微化学反应器、传感器以及催化材料等方面。