[发明专利]铈铁锆固溶体氧化物催化剂及其制备应用

权利要求书

1.一种铈铁锆固溶体氧化物纳米材料在废气CO和NOx净化中的应用，其特征在于，所述铈铁锆固溶体氧化物纳米材料直接作为催化剂用于废气中CO和NOx的净化，NOx中x为1或2，无需负载贵金属，同时增强低温100-500°C下还原NOx的活性和氧化CO的活性；其低温还原NOx的活性和氧化CO的活性超过负载贵金属后的铈锆固溶体催化剂；

所述铈铁锆固溶体氧化物纳米材料中各组分比例可调，其中铈的摩尔百分比为5-98%；铁的摩尔百分比为5-50%；锆的摩尔百分比为1-90%，各组分摩尔百分比之和为100%；

所述铈铁锆固溶体氧化物纳米材料的制备方法采用如下步骤制备获得：

1）前驱体溶液的制备：根据铈铁锆固溶体的组成，将铈前驱体、铁前驱体和锆前驱体及溶剂进行搅拌混合，形成前驱体溶液；

2）样品的制备：将甲烷和氧气的混合气点燃形成火焰，用恒流泵将1）步骤中配制好的前驱体溶液注射进火焰中燃烧，同时采用空气吹向火焰区域将燃烧产物带出火焰区域；

铈、铁和锆离子于前驱体溶液中总浓度为0.01-5mol/L；

燃烧产物的组成可调，其中铈的摩尔百分比为5-98%；铁的摩尔百分比为5-50%；锆的摩尔百分比为1-90%，各组分摩尔百分比之和为100%。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，固溶体氧化物中各组分比例可调，其中铈的摩尔百分比为20-90%；锆的摩尔百分比为5-70%。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在较宽的比例范围内能把铁和锆掺杂进氧化铈的晶格中，形成晶相均一的固溶体氧化物，增加了氧化铈的晶格畸变，提高了氧化物的储氧量。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，无需后续焙烧处理，直接应用在催化反应中。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

步骤1）中铈前驱体为能够溶于有机溶剂的化合物，具体为硝酸铈、硝酸铈铵、硫酸铈、氯化铈、碳酸铈、草酸铈、醋酸铈、乙酰丙酮铈中的一种或两种以上；

步骤1）中铁前驱体为能够溶于有机溶剂的化合物，具体为硝酸铁、乙酸铁、乙酰丙酮铁、柠檬酸铁中的一种或两种以上；

步骤1）中锆前驱体为能够溶于有机溶剂的化合物，具体为硝酸锆、硝酸氧锆、正丙醇锆、乙酸锆、乙酰丙酮锆、氯氧化锆、正丁醇锆中的一种或两种以上；

步骤1）中溶剂为可燃烧的有机溶剂，具体为甲醇、乙醇、异丙醇、二甲苯、苯甲醇、环己烷、有机酸中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：火焰燃烧所需燃烧气为甲烷和氧气的混合气，甲烷和氧气流量均为0.1-10L/min；溶液泵入火焰中的速度为0.1-20ml/min；火焰将有机溶液点燃，各组分前体化合物在火焰的高温下发生分解形成氧化物颗粒，所形成的氧化物颗粒在空气1-10L/min的带动下迅速离开火焰区域。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：火焰燃烧所需燃烧气为甲烷和氧气的混合气，甲烷和氧气流量均为0.5-5L/min；溶液泵入火焰中的速度为1-10ml/min；火焰将有机溶液点燃，各组分前体化合物在火焰的高温下发生分解形成氧化物颗粒，所形成的氧化物颗粒在空气1-10L/min的带动下迅速离开火焰区域。

8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：铈、铁和锆离子于前驱体溶液中总浓度为0.1-2mol/L；

燃烧产物的组成可调，其中铈的摩尔百分比为20-90%；锆的摩尔百分比为5-70%。

9.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在有氧气存在条件下仍然具有较高的还原NOx的活性，适用于汽车尾气的净化。