[发明专利]一种利用载体孔道自吸附原理制备二氧化铈催化材料的方法

说明书

本发明公开了属于催化材料制备技术领域的一种利用载体孔道自吸附原理制备二氧化铈催化材料的方法。制备过程包括：以铈盐的水溶液作为前驱体，以SBA‑15分子筛材料作为硬模板，充分搅拌混合后使金属离子充分吸附到载体孔道中，干燥并煅烧，得到的粉末经强酸性溶液腐蚀处理后获得形貌均匀的二氧化铈材料。通过本发明制备获得的二氧化铈材料，具有形貌、粒度均匀，可还原能力优异等性能特点，能用作催化氧化助剂、储氧材料等，用于一氧化碳或烷烃类的催化氧化、汽车尾气三效催化净化、催化燃烧等领域。

技术领域

本发明属于催化材料制备领域，特别涉及一种利用载体孔道自吸附原理制备二氧化铈催化材料的方法。

背景技术

以二氧化铈为代表的稀土催化材料在机动车尾气治理、工业烟气脱硝、挥发性有机污染物(VOCs)催化燃烧方面有着广泛应用。在催化材料设计方面的要求是在确保活性维持高标准的同时，提高催化材料的整体寿命。因此如何进一步提高二氧化铈及其复合氧化物自身的稳定性一直是这一领域中的研究重点。通过不同合成方法，优化合成工艺等手段，制备兼具高比表面积和高热稳定性二氧化铈材料是一类常用的技术路径。二氧化铈材料的合成方法多种多样，常见的粉体材料合成方法都可以用于制备二氧化铈及其复合氧化物。考虑工业化和成本等因素，目前实际生产中主要采用液相法，尤其是共沉淀法进行大规模制备。在实验室研究中，随着材料制备技术的不断发展，溶胶-凝胶法、模板法、高能球磨法等合成方法也均已应用于二氧化铈及其复合氧化物的制备。

其中，共沉淀法具有操作简单、过程可控等特点，具有较高的工业化应用价值。是目前工业上应用最广泛的制备工艺，可以通过调整洗涤方式、干燥方式、表面活性剂加入情况、陈化时间等工艺参数，可以获得不同比表面积的二氧化铈及其复合氧化物产品。溶胶-凝胶法的制备过程中，原料在分子水平上被均匀分散在溶剂中，有利于提高所合成样品的成分均匀性。但部分有机盐的价格较高，导致溶胶-凝胶法的生产成本也有所提高。共沉淀法和溶胶凝胶法工艺制备的产品尽管颗粒细小，但团聚状态不均匀，造成粉末容易烧结。高能球磨法将粉末原料按所需计量比混合后，与磨球一同置于球磨罐中，利用球磨过程中的破碎扩散等效应从而获得不同粒度和比表面积的产品。高能球磨法简单便捷，但高能球磨过程中易引入杂质，所合成的粉末材料通常成分分布不均匀且比表面积通常较低。

模板法是近些年新兴的一类湿化学制备方法，通常以表面活性剂、高分子化合物、无机材料等具有特殊结构的载体为模板，可以实现合成过程中材料的形貌、尺寸、结构的精确调控。但其缺点在于其工艺复杂，合成周期长。

1)专利CN111362295A报道了一种高比表面积有序大介孔氧化铈材料及其制备方法，具体是以介孔氧化硅为硬模板来可控合成有序大介孔氧化铈的材料及制法。其特点是先通过用水热法制备具有较大孔壁联通孔的介孔氧化硅，再采用溶剂辅助浸渍使前驱体进入孔道，刻蚀模板后保留介孔结构，并用于在吸附重金属离子，不仅制备方法繁琐且稳定性待考证。

2)专利CN 107827141B中提供了一种纳米二氧化铈及其制备方法，具体是将硅烷偶联剂作为软模板加入硝酸铈溶液中，在密闭体系下反应获得产物经烘干后可以制备得到纳米球状二氧化铈。

3)专利CN 110975857 A公开了一种三维有序大孔氧缺陷型二氧化铈催化剂及其制备方法和应用。具体是采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶晶模板法，并经过还原/氧化气氛煅烧及水蒸气处理后制得，制备得到的催化剂在光热催化净化苯乙烯、正己烷和环己烷等典型大气污染物中表现出优良的活性与稳定性。

4)专利CN 104587949 B公开了一种生物模板及有机模板双模板法制备二氧化铈用于铅锌冶炼含氟废水处理的方法。具体是在藻类模板中加入有机模板，通过浸渍、铈改性及煅烧的过程可得到铈改性材料。所制材料用于除氟。

5)CN 109534383 A中提供了一种超薄二氧化铈纳米片的合成方法，具体是将铈盐溶液中加入沉淀剂和非离子表面活性剂，充分搅拌后加入氧化剂并搅拌均匀，水浴循环加热并不断搅拌，并经沉淀、抽滤、洗涤和气流磨粉碎过程后得到二氧化是纳米片。