[发明专利]一种制备多孔氧化铈催化材料的方法

说明书

本发明涉及催化材料制备技术，旨在提供一种制备多孔氧化铈催化材料的方法。包括：以铈盐、铈盐的水合物或铈盐的水溶液作为前驱体，以有机酸与醇原位生成的脂类聚合物作为发泡剂，进行发泡处理：将前驱体、水、作为溶剂的乙醇、有机酸和用于与酸发生酯化反应的醇类混合后搅拌均匀，然后在50～170℃下加热搅拌至呈凝胶状并且有发泡的现象；将发泡所得的粘稠胶态物质进行干燥和焙烧处理，得到多孔氧化铈催化材料。通过本发明制备获得的高孔隙率的多孔氧化铈气凝胶，体积可达到商业购买氧化铈体积的20倍以上。将其用于烷烃C–H键的活化具有优异的氧化效果，可以实现甲苯无溶剂高效转化，而且材料的合成过程简单，成本低。

技术领域

本发明涉及催化材料制备技术，特别涉及一种制备多孔氧化铈气凝胶的方法。

背景技术

有氧催化氧化在精细化工品生产以及有机合成过程中被认为是最基本的反应过程之一，如何实现在温和条件下对烷烃sp³C–H键的高选择性氧化已经成为了在石油化工过程中的一个关键的挑战。目前对C–H键的活化一般都需要在很高的操作温度以及大量溶剂存在的条件下进行，因此经常造成产物的选择性低，产生积碳以及造成大量能耗，污染环境等问题，所以设计制备出具有更优异催化性能的催化材料，在低温下实现对C–H键的高效及高选择性氧化具有重要的意义。

近几年，氧化铈催化材料由于其独特的催化性能引起了国内外对其的广泛研究，其作为催化剂或助催化剂的使用相当广泛，在许多类催化反应过程中有着出众的表现，例如，在CO-NO反应，水汽转换反应，甲烷氧化偶联，CO氧化中都有着优异的性能。在烷烃C–H键的活化过程中，氧化铈催化材料也表现出了其高效性和对产物的高选择性。但是，通过传统的制备方法(如：沉淀法，水热法等)都难以制备出具有多孔结构，孔隙率高，表面氧空位缺陷多(对于金属氧化物，如果在特定外界环境下(比如高温)，会造成晶格中的氧脱离，导致氧缺失，形成氧空位，氧空位是缺陷的一种)的氧化铈催化材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种制备多孔氧化铈催化材料的方法。

.为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种制备多孔氧化铈催化材料的方法，包括如下步骤：

以铈盐、铈盐的水合物或铈盐的水溶液作为前驱体，以有机酸与醇原位生成的脂类聚合物作为发泡剂，进行发泡处理；将发泡所得的粘稠胶态物质进行干燥和焙烧处理，得到多孔氧化铈催化材料；

所述发泡处理是指：将前驱体、水、作为溶剂的乙醇、有机酸和用于与酸发生酯化反应的醇类，按10∶30∶30∶0.5～20∶5的质量比例混合后搅拌均匀，然后在50～170℃下加热搅拌至呈凝胶状并且有发泡的现象；

用于与酸发生酯化反应的醇类是：甲醇、乙醇、乙二醇、甘油、1，2-丙二醇、1,3-丙二醇或1,2,5-戊三醇中的任意一种。

本发明中，所述铈盐是硝酸铈、氯化铈、醋酸铈或硫酸铈中的任意一种；所述有机酸是柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸、甲酸、单宁酸、二乙烯三胺五醋酸或三乙烯四胺六乙酸中的任意一种；

本发明中，所述的干燥处理是指在80℃下烘干24h；所述的焙烧处理是指在空气中以400～1000℃条件焙烧3h。

发明原理描述：

在本发明的发泡处理过程中，酸和醇发生酯化反应形成高分子聚合物，随着乙醇的挥发产生膨胀发泡，该过程有利于形成多孔、疏松的多孔氧化铈气凝胶。再经干燥和焙烧处理，得到多孔氧化铈催化材料。