一种尖晶石制造技术

本发明专利技术涉及大气污染催化剂制备技术领域，具体是涉及一种尖晶石

【技术实现步骤摘要】
一种尖晶石@CeO2催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及大气污染催化剂制备
，具体是涉及一种尖晶石
@CeO2催化剂及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]有效治理
VOCs
对提高大气污染防治具有重要意义，在众多
VOCs
处理方法中，催化氧化法具有众多优势，因此其高效催化剂的研制具有实际意义
。
对于上述问题，
CeO2因其具有良好的氧储存能力受到了本领域的技术人员的青睐，基于
CeO2研制出了多种复合催化剂，如：
[0003]《CeO
2 from pyrolysis of MOFs for efficient catalytic combustion of VOCs》(DOI
：
10.1016/J.MCAT.2022.112857)
一文公开了通过热解
UiO
‑
66(Ce)
制备具有
MOF
结构
CeO2催化剂，通过催化剂的微孔结构提高对
VOCs
的催化性能
。
[0004]《Catalytic Ozonation of Norfloxacin Using Co
‑
Mn/CeO
2 as aMulti
‑
Component Composite Catalyst》
一文公开了通过在
CeO2上负载
Co、Mn
组元，以增加催化剂表面活性位点的方式提高催化剂的催化性能
。
[0005]不同与上述以
CeO2作为骨架负载过渡金属或改善
CeO2本身机构的方法，本专利技术以全新的合成路径制备了尖晶石
@CeO2催化剂，该催化剂因存在
CeO2与尖晶石间的异质结结构，因而能够提高催化本征活性，且本专利技术通过新的合成路径解决了现有方法中存在的下述共性难题：
[0006]1)
由于尖晶石和
CeO2两组分物化性质差距大，使得
CeO2难以分散在尖晶石表面，不利于活性异质结界面的形成；
[0007]2)
传统方法如氧化还原法构筑的尖晶石
@CeO2异质结催化剂比表面积小，不利于活性异质结界面的形成；
[0008]3)
传统方法如模板法构筑的尖晶石
@CeO2异质结催化剂，
CeO2与尖晶石相互作用弱，不利界面电子传送导致对催化剂本征活性提高有限
。

技术实现思路

[0009]为了实现以上目的，本专利技术利用
MOFs
与具有还原性的
Ce(OH)3发生氧化还原反应，实现了
CeO2均匀锚定在
MOFs
中高度有序的具有氧化性金属簇中，进而实现了通过调节尖晶石
@CeO2异质结催化剂中两组分间相互作用以及异质结界面来提高催化剂的本征活性的催化剂改性策略，最终制备出具有良好低温活性的
VOCs
催化氧化用催化剂，技术方案如下：
[0010]1、
尖晶石
@CeO2催化剂，
[0011]本专利技术设计的尖晶石
@CeO2催化剂包括尖晶石和通过界面反应锚定在尖晶石表面上的
CeO2颗粒，具有下述结构特征：
[0012]尖晶石为具有氧化性金属的
MOFs
通过限域热解得到；
[0013]界面反应锚定
CeO2过程是通过具有氧化性金属的
MOFs
与碱性条件下
Ce
3+
发生氧化
还原反应实现的；
[0014]氧化性金属为金属氰化物；
[0015]MOFs
包括立方状的尖晶石和均匀分布在尖晶石上作为氧化位点的金属氰化物；
[0016]尖晶石
@CeO2催化剂具有异质结结构，比表面积为
133
‑
296g/m2，其中二氧化铈的粒径大小为
2.1
～
16.2nm。
[0017]2、
一种尖晶石
@CeO2催化剂的制备方法
[0018]本专利技术设计的一种尖晶石
@CeO2催化剂的制备方法，步骤包括：
[0019]S1、
通过共沉淀法合成具有氧化性金属的
MOFs
；
[0020]S2、
保护氛围
、
微波加热下，通过氧化还原反应于
S1
得到的具有氧化性金属的
MOFs
的表面锚定
CeO2颗粒，得到
MOFs@CeO2；
[0021]S3、
热解
S2
中
MOFs@CeO2，生成具有异质结结构的尖晶石
@CeO2催化剂；
[0022]S1
中，共沉淀法中使用的溶液包括溶液
A
和溶液
B
：
[0023]溶液
A
为：含过渡金属盐的水溶液，或含过渡金属盐和表面活性剂的水溶液；溶液
B
为：含金属氰化物的水溶液；
[0024]溶液
A
和溶液
B
的混合方法为：搅拌下，将溶液
B
逐滴加入溶液
A
，并持续搅拌
0.2
～
3h
；
[0025]共沉淀法老化参数为：室温下老化5～
24h
；
[0026]说明：金属氰化物中金属离子为
+3
具有氧化性，其与过渡金属盐形成
MOFs
也继承了金属氰化物的氧化性，进而能驱动具有还原性物质发生氧化还原反应；同时
MOFs
中金属簇具有高度有序特性，为其在
MOFs
空间原子级锚定创造条件；
[0027]S2
中，氧化还原反应中的还原物为：
[0028]由
Ce(NO3)3·
6H2O
与
NH3释放剂反应生成的
Ce(OH)3；
[0029]微波加热的参数为：微波功率为
400W
～
500W
，反应温度为
60℃
～
70℃
，反应时间为
2h
～
3h
；
[0030]说明：氮气保护下，排除了制备过程中氧气的干扰；
S2
中
NH3释放剂受热产生
NH3与
Ce
3+
结合形成具有强还原性的
Ce(OH)3，进而能与
MOFs
中高度有序的具有氧化性金属簇发生氧化还原反应，使
CeO2均匀锚定在
MOFs
中高度有序的具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种尖晶石
@CeO2催化剂，包括尖晶石和通过界面反应锚定在所述尖晶石表面上的
CeO2颗粒，其特征在于：所述尖晶石为具有氧化性金属的
MOFs
通过限域热解得到；所述界面反应锚定
CeO2过程是通过具有氧化性金属的
MOFs
与碱性条件下
Ce
3+
发生氧化还原反应实现的；所述氧化性金属为金属氰化物；所述
MOFs
包括立方状的尖晶石和均匀分布在尖晶石上作为氧化位点的金属氰化物；所述尖晶石
@CeO2催化剂具有异质结结构，比表面积为
133
‑
296g/m2，其中二氧化铈的粒径大小为
2.1
～
16.2nm。2.
一种尖晶石
@CeO2催化剂的制备方法，步骤包括：
S1、
通过共沉淀法合成具有氧化性金属的
MOFs
；
S2、
保护氛围
、
微波加热下，通过氧化还原反应于
S1
得到的具有氧化性金属的
MOFs
的表面锚定
CeO2颗粒，得到
MOFs@CeO2；
S3、
热解
S2
中
MOFs@CeO2，生成具有异质结结构的尖晶石
@CeO2催化剂；其特征在于：所述
S1
中，共沉淀法中使用的溶液包括溶液
A
和溶液
B
：溶液
A
为：含过渡金属盐的水溶液，或含过渡金属盐和表面活性剂的水溶液；溶液
B
为：含金属氰化物的水溶液；所述溶液
A
和溶液
B
的混合方法为：搅拌下，将溶液
B
逐滴加入溶液
A
，并持续搅拌
0.2
～
3h
；所述共沉淀法老化参数为：室温下老化5～
24h
；所述
S2
中，氧化还原反应中的还原物为：由
Ce(NO3)3·
6H2O
与
NH3释放剂反应生成的
Ce(OH)3；微波加热的参数为：微波功率为
400W
～
500W
，反应温度为
60℃
～
70℃
，反应时间为
2h
～
3h
；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕路，黄前霖，张炜铭，潘丙才，
申请(专利权)人：恩宜瑞江苏环境发展有限公司，
类型：发明
国别省市：