本发明专利技术提供了一种多孔CeO2负载钙钛矿复合催化材料的化学腐蚀制备方法，包括以下步骤：(1)配置溶液；(2)制备前驱体；(3)化学腐蚀；(4)煅烧处理；本发明专利技术与传统的制备方法不同，在于利用化学腐蚀法合成多孔CeO2载体的同时实现钙钛矿原位负载，无需多步沉积或者浸渍，只需一步合成前驱体煅烧后，腐蚀掉牺牲氧化物，适当热处理即可原位生成多孔结构复合催化剂，将表面负载的钙钛矿堆积结构制备成带有纳米孔道的支撑孔结构，并实现钙钛矿的原位负载，形成更牢固的界面，可以使有害污染物与催化剂更有效地接触，充分发挥多孔结构特别是负载在其上的钙钛矿活性相的作用，并可抑制活性相纳米颗粒在受热或服役过程中的团聚和长大。米颗粒在受热或服役过程中的团聚和长大。米颗粒在受热或服役过程中的团聚和长大。
【技术实现步骤摘要】
一种多孔CeO2负载钙钛矿复合催化材料的化学腐蚀制备方法
[0001]本专利技术属于有害气体催化
，具体是涉及一种多孔CeO2负载钙钛矿复合催化材料的化学腐蚀制备方法。
技术介绍
[0002]二氧化铈(CeO2)由于具有优良的氧存储与释放能力已经被广泛应用到汽车尾气处理的三相催化剂、煤烟气燃烧催化剂、固体氧化物燃料电池、有机物污染物等各个领域中。大量的研究表明将CeO2基复合纳米材料用于多相催化反应时，结构和组成对其催化性能有着重要影响。因此，CeO2的合成制备方法一直以来是CeO2催化剂的研究的重点。
[0003]为了增强催化活性，节约成本，提高利用率和催化效率，通常将CeO2制备成为多孔结构。由于相互贯通的孔结构，有利于反应介质的流通，多孔CeO2催化效率显著提高。作为载体，能够有效抑制负载相的高温烧结，形成的复合材料可有效增强其催化活性。
[0004]钙钛矿型催化材料作为贵金属的低成本替代物受到广泛关注，其用作氧还原反应催化剂具有非常可观活性和稳定性。目前相关工作主要集中在使用钙钛矿制备技术影响元素组成，形态，表面积和结构控制等方面。对于普遍存在的钙钛矿(ABO3)材料而言，制备过程煅烧温度较高导致合成材料比表面积通常较小，限制了其在非均相催化反应中活性的提升。
[0005]为了充分发挥多孔CeO2材料和钙钛矿结构的优势，目前多种复合材料已被制备出来，主要有：水热法制备的CeO2负载La
0.8
Ce
0.2
MnO3的甲苯燃烧催化剂、浸渍法制备La
0.75
K
0.25
Mn
0.95
Cu
0.05
O3/CeO2复合烟气净化催化剂、煅烧法制备CeO2+柠檬酸络合浸渍法两步制备的LaMnO3/CeO2复合烟气净化催化剂、沉淀、溶胶凝胶和浸渍法制备的负载型稀土双钙钛矿La2CoMnO6/CeO2甲醇催化燃烧催化剂、微波辅助共沉淀方法合成的CeO2负载的LaNiO3甲烷部分氧化催化剂、煅烧法、柠檬酸凝胶溶胶法和浸渍法制备的CeO
2-LaCuO3和CeO
2-LaMnO3类芬顿催化剂、连续浸渍法制备的Ba
1-x
Sr
x
CoO
3-δ
/CeO2化学循环蒸汽甲烷重整催化剂、胶溶胶法制备的风瓦斯燃烧CeO2/La2CoFeO6催化剂、表面离子吸附法制备的CeO
2-LaFeO3多孔有机物降解催化剂。
[0006]但上述制备的过程是通过多步合成的，存在以下缺点：过程复杂耗时、经过多次合成、清洗和反应过程，钙钛矿容易流失，导致活性相与理论值差别较大不利于大规模应用、活性相二次沉积或浸渍，部分催化剂无法高温热处理，使钙钛矿和CeO2之间的结合力较弱、上述催化剂多数是堆积结构的钙钛矿。
技术实现思路
[0007]针对上述存在的问题，本专利技术为提高此类催化剂的催化活性，使用更简单的制备方法，提出来利用化学腐蚀法一步制备多孔CeO2负载钙钛矿的复合催化材料。
[0008]本专利技术的技术方案是：一种多孔CeO2负载钙钛矿复合催化材料的化学腐蚀制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)配置溶液：
[0010]分别配置摩尔比为2:0.1:0.1:2:4.8:2的Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3、Zn(NO)2、K2(CO)3和NaOH水溶液备用；
[0011](2)制备前驱体：
[0012]将上述Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3以及Zn(NO)2溶液混合均匀，并进行磁力搅拌，直至混合均匀，然后向上述混合液中缓慢加入配置好的K2(CO)3溶液，当出现初始沉淀后，加入配置好的NaOH水溶液，沉淀完全后，将沉淀物过滤、清洗至中性，并在60℃的温度下干燥，然后，分别在400℃的条件下保温3h，在600℃的条件下保温9h后形成CeO2/LaCoO3/ZnO前驱体；
[0013](3)化学腐蚀：
[0014]在40℃的温度条件下，将上述CeO2/LaCoO3/ZnO前驱体放入12M NaOH溶液中水浴腐蚀10-12h，原位形成多孔CeO2负载的LaCoO3复合催化材料；
[0015](4)煅烧处理：
[0016]热处理上述复合催化材料至400-800℃，并保温2-10h，以改变复合材料表面活性物种的状态和氧化还原状态。
[0017]进一步地，上述钙钛矿还可为LaMnO3、LaNiO3、LaFeO3。
[0018]进一步地，所述步骤(3)中，利用NaOH溶液对ZnO进行化学腐蚀前，对NaOH溶液进行如下过程的处理：首先，利用加热装置对惰性气体加热至35-40℃，然后，将NaOH溶液通过雾化发生器振荡成3-8μm的细小雾化颗粒，对上述雾化处理后的细小雾化颗粒进行加热，温度范围在35-40℃，最后，将上述加热后的惰性气体与细小雾化颗粒进行来回碰撞混合均匀，并与CeO2/LaCoO3/ZnO前驱体混合即可，通过将NaOH溶液雾化成小液滴同时与加热后的气体进行碰撞混合，增加了两者混合的均匀度，使气体能够均匀分散至NaOH溶液中，当混合有惰性气体的NaOH溶液对CeO2/LaCoO3/ZnO前驱体腐蚀时，ZnO作为牺牲氧化物，与NaOH溶液发生反应从而造成负载催化材料的多孔结构，但由于气体的存在和破碎，会使CeO2载体表面的粗糙度增加，从而增加了CeO2与钙钛矿之间的结合力，减少钙钛矿的流失，提高了催化剂催化氧化污染物的活性。
[0019]进一步地，所述步骤(4)中，对制备好的CeO2负载钙钛矿复合催化材料进行煅烧处理时，可在O2、N2、H2和空气四种不同气氛下分别进行，通过上述方式可改变复合材料表面活性物种的状态和氧化还原状态，有利于降低反应能垒，进而提高其催化活性。
[0020]进一步地，所述步骤(3)的水浴腐蚀过程是在水浴加热腐蚀装置中进行，所述水浴加热腐蚀装置包括安装底座、设于所述安装底座上的水浴加热箱、冲洗元件、为各个电气元件供电的电源；
[0021]所述安装底座上端设有一侧设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆底端安装有水平安装臂，所述水平安装臂底端设有多个挂钩；
[0022]所述水浴加热箱底端设有内部安装有恒温加热器的加热腔和出液口，水浴加热箱内壁滑动连接有过筛框，所述过筛框上端设有与所述挂钩一一对应的多个挂环，过筛框底端中心处设有过筛板，且所述过筛板侧壁设有弹性过筛网，过筛板上端设有钩环，水浴加热箱内壁以及过筛框外壁均喷涂有防腐氟碳漆；
[0023]所述冲洗元件包括设于水平安装臂底端且侧壁均匀设有多个冲洗嘴的空心冲洗叶片、与所述空心冲洗叶片内部通过连接连接的空压机，需要对CeO2/LaCoO3/ZnO前驱体进
行化学腐蚀时，向水浴加热箱内添加NaOH溶液，启动恒温加热器，通过恒温加热器将NaOH溶液加热至40℃，然后，将制备好的CeO2/LaCoO3/ZnO前驱体添加至过筛框内进行水浴腐蚀反应，在反本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多孔CeO2负载钙钛矿复合催化材料的化学腐蚀制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配置溶液：分别配置摩尔比为2:0.1:0.1:2:4.8:2的Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3、Zn(NO)2、K2(CO)3和NaOH水溶液备用；(2)制备前驱体：将上述Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3以及Zn(NO)2溶液混合均匀，并进行磁力搅拌，直至混合均匀，然后向上述混合液中缓慢加入配置好的K2(CO)3溶液，当出现初始沉淀后，加入配置好的NaOH水溶液，沉淀完全后，将沉淀物过滤、清洗至中性，并在60℃的温度下干燥，然后，分别在400℃的条件下保温3h，在600℃的条件下保温9h后形成CeO2/LaCoO3/ZnO前驱体；(3)化学腐蚀：在40℃的温度条件下，将上述CeO2/LaCoO3/ZnO前驱体放入12M NaOH溶液中水浴腐蚀10-12h，原位形成多孔CeO2负载的LaCoO3复合催化材料；(4)煅烧处理：热处理上述复合催化材料至400-800℃，并保温2-10h，以改变复合材料表面活性物种的状态和氧化还原状态。2.根据权利要求1所述的一种多孔CeO2负载钙钛矿复合催化材料的化学腐蚀制备方法，其特征在于，上述钙钛矿还可为LaMnO3、LaNiO3、LaFeO3。3.根据权利要求1所述的一种多孔CeO2负载钙钛矿复合催化材料的化学腐蚀制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，利用NaOH溶液对ZnO进行化学腐蚀前，对NaOH溶液进行如下过程的处理：首先，利用加热装置对惰性气体加热至35-40℃，然后，将NaOH溶液通过雾化发生器振荡成3-8μm的细小雾化颗粒，对上述雾化处理后的细小雾化颗粒进行加热，温度范围在35-40℃，最后，将上述加热后的惰性气体与细小雾化颗粒进行来回碰撞混合均匀，并与CeO2/LaCoO3/ZnO前驱体混合即可。4.根据权利要求1所述的一种多孔CeO2负载钙钛矿复合催化材...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小龙，冯文杰，李桂景，田瑞兰，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：
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