一种超分散Ag-CeO2催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超分散Ag

【技术实现步骤摘要】
一种超分散Ag
‑
CeO2催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米材料
，具体涉及一种超分散Ag
‑
CeO2催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来的研究表明，负载型催化剂具有良好的催化活性。与其他贵金属相比，Ag因基催化剂因其更高的稳定性和更低的成本以及对各种催化反应的独特催化性能而成为更有吸引力的金属被广泛研究。二氧化铈(CeO2)作为一种重要的稀土氧化物，因其高热稳定性、良好的储氧能力、氧化还原性能和强金属
‑
载体相互作用而备受关注，被广泛用作高效且有前景的催化材料，表现出优异的催化性能。它可以更好的稳定分散的银，使得金属
‑
载体间发生较强的相互作用，金属
‑
载体界面处的几何和电子相互作用，影响负载纳米颗粒的结构，使它们具有高金属分散性和催化活性。因此，Ag
‑
CeO2催化剂是一种很有前途的催化剂，具有较高的催化活性和较低成本的商业可用性，广泛应用于催化、能源、光学等领域。
[0003]目前普遍认为Ag/CeO2的催化活性主要与载体形貌、Ag的分散性，还有Ag和CeO2之间的相互作用存在相关性。根据以往的研究来看，纳米棒结构的CeO2表现出优异的性能，其更能激活表面晶格氧，产生更多的氧空位，并促进Ag/CeO2的催化活性。此外，活性组分Ag的颗粒尺寸越小、分散度越高，催化活性也越高，并且Ag与CeO2载体之间的电子转移方向也会显著影响催化剂的本征催化活性。现有技术中，通过热处理可以显著提高催化剂的催化活性，但高温容易导致催化剂活性组分发生Ostwald熟化现象，活性组分颗粒烧结长大、催化剂活性降低。在大多数研究中，Ag
‑
CeO2复合材料中的Ag负载在CeO2载体上，虽然可以增强界面相互作用，但可能会由于Ag纳米颗粒在高温环境中的烧结而降低催化性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中的问题，公开了一种超分散Ag
‑
CeO2催化剂及其制备方法，通过设计Ag
‑
Ce直接键合的Ag
‑
CeO2催化剂结构，本专利技术不仅提高了银的担载量(Ag质量与Ag和CeO2总质量的质量比)，还克服Ostwald熟化作用，可以将大尺寸Ag颗粒细化成超分散的Ag，提高原子利用率，提高催化活性。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供的一种超分散Ag
‑
CeO2催化剂，所述Ag
‑
CeO2催化剂为超分散的金属Ag负载在CeO2上的纳米棒结构的催化剂，所述超分散为Ag
‑
CeO2催化剂的XRD图谱中无Ag特征峰，在5nm倍率的TEM图中无Ag颗粒的存在且在能谱分布图中具有呈分散状态的Ag；其中Ag表示银，CeO2表示二氧化铈。
[0007]本专利技术的上述设计，本专利技术的Ag
‑
CeO2催化剂中的Ag能超分散的负载在CeO2上的纳米棒结构上，在Ag
‑
CeO2催化剂的XRD图谱中没有观察到Ag的特征峰，并且在5nm倍率下的TEM图中也没观察到银原子颗粒堆积排布，且在能谱分析图中能观察到Ag呈现分散的现象，表明Ag粒子在CeO2上得到了充分的分散，从形貌、尺寸和堆积程度上均低于XRD能够检测和
观察到的程度，TEM和HAADF也证实了这一点，Ag超分散使的Ag
‑
CeO2催化剂有优异的催化性能。
[0008]作为进一步方案，所述Ag的担载量(本专利技术中，Ag的担载量是Ag的质量与Ag和CeO2总质量的质量比)为不高于14％。本专利技术的催化剂的Ag的担载量比现有技术更高，本专利技术的催化剂不仅克服了因为担载量过高可能会导致的Ag的团聚，并且Ag在CeO2上得到充分的分散，具有更好的催化活性。
[0009]作为进一步方案，所述纳米棒的直径为10nm
‑
20nm。
[0010]作为进一步方案，所述Ag
‑
CeO2催化剂，具有28
°
、34
°
、48
°
、57
°
、69
°
、77
°
的特征XRD衍射峰；所述Ag
‑
CeO2催化剂的XPS能谱分布图中，具有368.1eV、374.1eV的特征峰。在XRD图谱中并未发现Ag的特征衍射峰，但是能谱分布图中可证明催化剂中存在Ag，因此Ag是超分散负载于CeO2上。
[0011]本专利技术还提供一种所述Ag
‑
CeO2催化剂的制备方法，所述方法包括：
[0012]S1：制备Ce
x
Ag
y
Al
z
合金薄带，其中，式中x、y、z分别对应各合金元素的原子百分比，Ce表示铈、Al表示铝，其中0.80≤x≤0.95、0.05≤y≤0.2、z＝4，且x+y+z＝5；
[0013]S2：将Ce
x
Ag
y
Al
z
合金薄带置于5mol/L
‑
10mol/L的氢氧化钠溶液中进行化学脱合金；
[0014]S3：将Ce
x
Ag
y
Al
z
合金薄带脱合金后得到的粉末产物取出，清洗后进行干燥获得纳米棒状结构的Ag
‑
CeO2中间体；
[0015]S4：将获得的纳米棒状结构的Ag
‑
CeO2在氧气气氛下不高于350℃煅烧，获得超分散Ag
‑
CeO2催化剂。
[0016]本方法中的各合金元素的原子百分比、氢氧化钠浓度、煅烧的温度的共同作用下，促使生成具有超分散Ag
‑
CeO2催化剂。其中，Al元素的原子百分比是Ce元素和Ag元素的原子百分比之和的4倍，并且Ce元素的原子百分比是Ag元素的原子百分比的4倍
‑
19倍，可以促进Ce
x
Ag
y
Al
z
合金薄带在5mol/L
‑
10mol/L氢氧化钠的脱合金过程中快速形成适合氧气通入的合适通道的同时，促进Ce的部分氧化形成CeO2，并在干燥后初步形成粉末状的具有纳米棒状结构的Ag
‑
CeO2中间体，将纳米棒状结构的Ag
‑
CeO2中间体在氧气气氛下煅烧时，有利于获得结晶性更好的CeO2同时，Ag
‑
CeO2中Ag
‑
Ce直接键合的微观结构促使Ag颗粒在低温下(不大于350℃)的细化和分散，克服了Ostwald熟化现象，获得超分散的纳米棒状结构的Ag
‑
CeO2催化剂，从而提高了Ag
‑
CeO2催化剂的催化活性。并且脱合金的方法相较于其他方法制备方法简便、成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超分散Ag
‑
CeO2催化剂，其特征在于，所述Ag
‑
CeO2催化剂为超分散的金属Ag负载在CeO2上的纳米棒结构的催化剂，所述超分散为Ag
‑
CeO2催化剂的XRD图谱中无Ag特征峰，在5nm倍率的TEM图中无Ag颗粒的存在且在能谱分布图中具有呈分散状态的Ag；其中Ag表示银，CeO2表示二氧化铈。2.根据权利要求1所述的一种超分散Ag
‑
CeO2催化剂，其特征在于，所述Ag的担载量为不高于14％。3.根据权利要求1所述的一种超分散Ag
‑
CeO2催化剂，其特征在于，所述纳米棒的直径为10nm
‑
20nm。4.根据权利要求1所述的一种超分散Ag
‑
CeO2催化剂，其特征在于，所述Ag
‑
CeO2催化剂，具有28
°
、34
°
、48
°
、57
°
、69
°
、77
°
的特征XRD衍射峰；所述Ag
‑
CeO2催化剂的XPS能谱图中，具有368.1eV、374.1eV的特征峰。5.权利要求1
‑
权利要求4任一项所述的Ag
‑
CeO2催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：S1：制备Ce
x
Ag
y
Al
z
合金薄带，其中，式中x、y、z分别对应各合金元素的原子百分比，Ce表示铈、Al表示铝，其中0.80≤x≤0.95、0.05≤y≤0.2、z＝4，且x+y+z＝5；S2：将Ce
x
Ag
y
Al
z
合金薄带置于5mol/L
‑
10mol/L的氢氧化钠溶液中进行化学脱合金；S3：将Ce
x
Ag

【专利技术属性】
技术研发人员：丁轶，冯雯君，印会鸣，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：