[发明专利]一种CuO/CeO2

说明书

本发明涉及一种CuO/CeO₂催化剂及其制备方法和应用，该催化剂的孔径为2～4nm，比表面积为42～54m²/g，包括有机配体以及负载在所述有机配体上的铜元素和铈元素，其中，所述有机配体在催化剂中的重量含量为8～21％，所述铜元素在催化剂中的重量含量为0.18～4.8％，所述铈元素在催化剂中的重量含量为9～24％。与现有技术相比，本发明催化剂催化活性高、污染气体转化率高、能适用于工业化生产，制备方法简单，易操作，能够用于催化氧化CO以及消除挥发性有机污染物、含二氧化硫气氛的氮氧化物。

技术领域

本发明属于无机纳米催化材料领域，具体涉及一种CuO/CeO₂催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代工业的发展，环境污染日趋严重，防治环境污染已经成为关系到国计民生的重大课题。特别是汽车尾气污染成为大气污染的主要来源之一，而汽车尾气中的主要污染物之一则是CO。由于建筑材料、室内装饰材料及生活和办公用品等散发出来的各种挥发性有机物也时时刻刻危害着人类的身心健康，所以，开发高效稳定的CO及VOC_S催化剂具有非常重要的意义。使用相对廉价的金属，例如 Cu和Ce，能够替代或部分替代贵金属金(Au)，铂(Pt)，钯(Pd)等，有较好的商业应用前景，但目前对于CO及VOC_S氧化净化效果并不理想。

Fukuoka等发现CuO/CeO₂催化剂有不低于贵金属催化剂的活性，关于制备方法、倍烧温度、制备条件、前驱体、载体等集中的系列研究被有关文献相继报道(A. Fukuoka,J.i.Kimura,T.Oshio et al.Applied Catalysis B:Environmental[J].2009,86, 3～4,190～195)，但单纯的铜铈催化剂CO 100％转化温度窗口比较狭窄，抗水和抗二氧化碳毒性较差，催化活性不高、污染气体转化率低、不适于应用在工业化生产。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种催化活性高、污染气体转化率高、同时能适用于工业化生产的CuO/CeO₂催化剂及其制备方法和应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种CuO/CeO₂催化剂，该催化剂的孔径为2～4nm，比表面积为42～54m²/g，包括有机配体以及负载在所述有机配体上的铜元素和铈元素，其中，所述有机配体在催化剂中的重量含量为8～21％，所述铜元素在催化剂中的重量含量为0.18～4.8％，所述铈元素在催化剂中的重量含量为9～24％。

优选地，所述铜元素与铈元素的摩尔比为0.02～0.2：1。

优选地，所述有机配体选自均苯三甲酸、对苯二甲酸、草酸或琥珀酸中的一种。

一种CuO/CeO₂催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比称取铜源、铈源和有机配体，室温下搅拌使它们均匀混合于溶剂中，得到混合液；

(2)将得到的混合液转移至具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中进行反应，得到反应物；

(3)将得到的反应物洗涤、过滤、干燥，得到Cu、Ce基双金属有机骨架材料；

(4)将得到的Cu、Ce基双金属有机骨架材料放入马弗炉中焙烧，得到以Cu、 Ce基双金属有机骨架为前驱体的CuO/CeO₂催化剂。

优选地，步骤(1)中所述铜源为硝酸铜，所述铈源为硝酸铈，所述溶剂为乙醇。

优选地，步骤(1)中所述有机配体、铜源、铈源以及溶剂的摩尔比为1： 0.0118～0.15：0.55～0.75：0.0271～0.043。