[发明专利]一种铈锆氧化物及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种铈锆氧化物及其制备方法和用途。所述铈锆氧化物为大孔‑介孔‑微孔的多级孔结构，所述铈锆氧化物的化学式为Ce_xZr_yO₂，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＝1。本发明通过软硬模板相结合的方法，通过对实验条件的控制，得到了具有序大孔‑介孔‑微孔的多级孔结构的铈锆氧化物，提高了其催化剂担载量和产物选择性。

技术领域

本发明属于金属复合氧化物的技术领域，涉及一种铈锆氧化物及其制备方法和用途。

背景技术

多级孔材料是由两种以上不同孔径的孔组成的多孔结构材料，这些孔可以是微孔(孔径2nm)、介孔(2nm≤孔径≤50nm)或大孔(孔径50nm)。在层状多孔材料中不同层次上的多个孔隙可能相互连通，这与多个单孔材料的机械混合不同。因此，多级孔材料综合了两种或多种孔的优点。多级孔催化剂由于其独特的结构特点，有望提高催化反应的转化率、选择性和抗焦性能，在化学催化中具有广阔的应用前景。微孔具有择形效应，有利于控制反应产物的选择性。大孔或介孔有利于传质，缩短分子扩散路径和阻力，提高催化转化率。

复合氧化物作为催化剂载体，可以发挥多种氧化物的功能，制备多功能催化剂。目前合成多级孔的方法有模板法、冷冻-干燥法、溶胶-凝胶法，后处理法、自组装法、热解法和电纺丝等方法。迄今为止，人们已经合成了大量不同层次的多孔材料，包括双微孔、微-介孔、微-大孔、微-中-大孔、双介孔、中-大孔、双/多大孔。然而，合成同时含有微孔、介孔和大孔的多级孔铈锆复合氧化物仍然存在困难，需要对其合成条件进行精细的控制。

CN105664909A公开了一种有序大孔-有序介孔复合孔道铈锆金属氧化物催化剂，该催化剂的分子式为Ce_1-xZr_xO₂，0.5≤x﹤1；大孔为三维有序结构，大孔孔壁上的介孔为有序的类二维六方孔道结构。制备方法为：以三嵌段共聚物作为介孔模板剂，制备含有铈锆的前驱体溶液；以胶体晶体模板作为大孔模板剂，使用上述前驱体溶液对胶体晶体模板进行浸渍、陈化，得到陈化产物；对陈化产物进行焙烧，制得有序大孔-有序介孔复合孔道铈锆金属氧化物催化剂，该文献中由于孔道内部缺少微孔结构，该催化剂对小分子反应不具有择形效应。

因此，如何得到一种具有微孔的多级孔结构的铈锆氧化物，提高其催化剂对产物的选择性，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铈锆氧化物及其制备方法和用途。本发明通过软硬模板相结合的方法，通过对实验条件的配合使用，得到了有序的大孔-介孔-微孔的多级孔结构的铈锆氧化物，提高了其催化剂担载量和产物选择性。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种铈锆氧化物，所述铈锆氧化物为大孔-介孔-微孔的多级孔结构，所述铈锆氧化物的化学式为Ce_xZr_yO₂，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＝1，例如，所述x可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9等，所述y可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9等。

本发明所提供的大孔-介孔-微孔的多级孔结构是指，铈锆氧化物中同时包括大孔、介孔和微孔三种孔结构，且不同层次上的多个孔隙能相互连通。

本发明所提供的铈锆氧化物，具有大孔-介孔-微孔的多级孔结构，三种孔道结构同时存在，使得铈锆氧化物不仅有利于传质，缩短分子扩散路径和阻力还具有择型效应。

优选地，所述Ce_xZr_yO₂中，0.5＜x≤0.9，0＜y＜0.5，例如所述x可以为0.6、0.7、0.8或0.9等，所述y可以为0.2、0.3或0.4等。

本发明中，铈锆氧化物中，铈锆比例取决于铈锆氧化物后续的应用。