[发明专利]一种化学腐蚀法制备多孔氧化铈-氧化铜复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种化学腐蚀法制备多孔氧化铈‑氧化铜(CeO₂‑CuO)复合材料的方法。首先，将含有铈离子、铜离子、锌或铝离子的盐，按一定比例溶解在纯净水中，并加入一定比例的表面活性剂；随后，在搅拌条件下滴入沉淀剂获得沉淀物，溶液pH值保持在8‑10之间；加入适量还原剂并持续搅拌一定时间，分离、清洗沉淀物，干燥后高温煅烧，获得氧化物前驱体；最后，用碱性腐蚀剂充分腐蚀，溶解部分氧化物，保留氧化铈和铜元素，分离、清洗、干燥和高温热处理，获得纳米多孔氧化铈‑氧化铜复合材料。本发明操作简单，不需要专门设备，适合批量化制备等优点，而且制备的多孔氧化铈‑氧化铜复合材料成分和微观结构可调控，具有较好的催化活性。

技术领域

本发明涉及多孔氧化铈-氧化铜复合材料制备技术领域，具体是涉及一种化学腐蚀法制备多孔氧化铈-氧化铜复合材料的方法。

背景技术

由于具有较好的氧化还原性和低的成本，氧化铈-氧化铜复合材料广泛应用在许多催化反应领域。氧化铈-氧化铈铜复合材料中，两种氧化物均具有较好的催化活性，氧化铈具有储氧和释氧功能，常用作催化剂载体，氧化铜具有较好的还原性，是一种较好的还原剂。两种氧化物成分的协同作用使该复合材料具有较好的CO催化氧化，烟气脱硫等性能。此外，具有纳米多孔结构的氧化铈-氧化铜复合材料，可产生大量催化活性点，特别是在界面相互作用情况下，表现出较好的催化活性和催化选择性。迄今为止，很多研究集中在优化微观结构，调控化学成分等手段，来改善催化活性。因此，纳米多孔氧化铈-氧化铜复合材料在催化，材料领域得到广泛关注，是近几年的研究热点。

目前，氧化铈-氧化铜复合材料的制备方法主要有浸渍注入法，共沉淀法、溶胶凝胶法，模板法。浸渍法首先是采用化学手段合成氧化铈载体，一般为多孔结构，然后用浸渍法注入铜离子，干燥后热处理，形成氧化铈-氧化铜复合材料。例如，Guo等人采用浸渍法，在Ce-MOF(金属-有机)为前躯体，制备出多孔氧化铈，然后中注入氧化铜，获得氧化铈-氧化铜复合材料，表现出较好的催化氧化CO活性。Benedetto等人在纳米氧化铈表面注入氧化铜，大量表面吸附氧和晶格氧的存在，促进CO氧化成CO2。Lacoste等在多孔SBA-15内部负载氧化铜氧化铈，分散性较好，并具体大的表面积。浸渍法制备的复合材料主要不足是氧化铜分布不均，如果是多孔结构，孔通道容易堵塞。

氧化铈-氧化铜复合材料的另一种制备方法为共沉淀法。该方法是把铈盐和铜盐中的金属离子，在溶液中用沉淀剂生成沉淀物，通过后续洗涤、干燥和高温煅烧，获得氧化铈和氧化铜复合材料。由于该方法操作简单，成本低，不需要特殊设备，得到广泛应用。例如：Xu等人以硝酸铜和硝酸铈为目标氧化物盐，用环六亚甲基四胺为沉淀剂，柠檬酸为形貌控制剂，制备了含10wt％和15wt％氧化铜的氧化铜-氧化铈复合材料，含有高密度的界面，增强了界面协同作用。

氧化铈-氧化铜复合材料的另一种制备方法为模板法。然而，在模板合成过程工艺复杂，甚至需要大量有机溶剂，精确控制和复杂的表面修饰，并不适合规模化制备，限制了其广泛的应用。

以上传统方法在制备氧化铈氧化铜复合材料过程，均存在一定的缺陷，比如共沉淀过程尽管工艺简单，但制备的复合材料表面积不高；浸渍法需要先制备出一定结构的氧化铈，把铜离子或氧化铜负载到上面，但这种方法容易引起孔壁通道阻隔，而且界面结合强度不高。因此，现需要一种能够通过简单的步骤、制备出具有大量Cu-Ce界面活性位点，并且相互作用强的CeO2-CuO复合材料的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种采用碱液腐蚀氧化物前驱体，在多孔氧化铈内部生成氧化铜微粒，获得一类制备工艺简单、内部组织结构均匀，催化性能好的氧化铈基复合材料的化学腐蚀法制备多孔氧化铈-氧化铜复合材料的方法。

本发明的技术方案是：一种化学腐蚀法制备多孔氧化铈-氧化铜复合材料的方法，包括以下步骤：

S1：将含有铈离子、铜离子、要溶解的两性氧化物盐溶解在纯净水中，形成混合溶液，并添加1-2wt％的表面活性剂，磁力搅拌5-10min；