本发明专利技术公开一种负载氧化铜的高活性铈锆复合氧化物催化剂的制备方法及其应用。其制备步骤包括：将Ｃｕ盐、Ｃｅ盐和Ｚｒ盐溶解于去离子水中，然后缓慢将其滴加到稀氨水中，后经微波加热，沉淀过滤和洗涤，微波烘干和高温焙烧，即制得本发明专利技术的催化剂。该催化剂的制备方法与现有催化剂的制备方法比较，其制备过程简单、工时短，活性组分ＣｕＯ高度分散在载体表面。本发明专利技术制备方法所得的催化剂具有很高的抗烧结能力和热稳定性，并对ＣＯ催化氧化反应具有较高的活性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种负载氧化铜的高活性铈锆复合氧化物催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
CeO2是工业催化中具有重要意义的稀土氧化物，其最重要作用是在富燃/贫燃不 断变换的震荡气氛中起着氧的缓冲作用，通过氧化态CeO2和还原态Ce2O3之间的变换，加强 了材料的氧储存与释放能力。它可以用于汽车尾气净化处理、醇类水蒸汽重整制氢、水煤气 转化反应、CO中毒防护、烟草降害以及密闭系统中CO的脱除等反应。但在高温下纯的CeO2容易发生烧结、颗粒长大。研究发现，Zr的添加能有效地阻 止CeO2的烧结，特别是生成的铈锆固溶体具有更高的储氧能力和热稳定性。以铈锆固溶体 为载体，负载Au、Pt、Pd等贵金属所制备成的催化剂具有优异的催化CO低温氧化活性，但由 于其价格昂贵、自然资源稀缺和容易发生硫中毒等原因，限制了其在工业上的广泛应用。因 而促使人们转向对非贵金属催化剂的研究，尤其是以Cex^vxO2为载体负载非贵金属CuO的 催化剂的研究已成为人们研究的热点。CuOZCexZr1^O2催化剂的反应性能不仅与其组成有关，而且还与其制备方法密切相 关。目前，制备CuCVCex^vxO2催化剂的方法可分为两种一步法和两步法(浸渍法)。一 步法是将铜、铈、锆的盐类混合溶液采用沉淀法，经沉淀、过滤、干燥得到含铜、铈、锆的沉淀 物前驱体；或将三者的混合溶液采用燃烧法或溶胶_凝胶法得到含三者的盐类前驱体。将 上述所得前驱体在空气气氛下高温焙烧一定时间就可制备铜铈锆复合氧化物催化剂。该种 催化剂的活性组分CuO除负载在铈锆固溶体表面之外，相当一部分已插入到二氧化铈晶格 中，不能与被氧化气体很好接触，因此降低了其催化活性。专利公开号CN101069843A(2007) 就是采用一步法来制备CU0/Cea8&α202催化剂，在制备过程中加入了阳离子表面活性剂及 沉淀剂NaOH，因此，在催化剂的后序处理环节需大量去离子水来洗涤，致使催化剂的制备工 时长，能耗大。两步法亦即浸渍法，首先通过沉淀法、溶胶_凝胶法等制备出CexZivxO2载体，然 后将活性组分铜浸渍在载体表面，通过加热浓缩溶剂、烘干、焙烧即得催化剂样品。该法 的不足之处是载体和催化剂的制备要经过两次干燥和焙烧，制备过程繁琐，工时较长。论 文 Applied Catalysis A =General 242 (2003) 151-159 采用两步法制备 CuCVCeci 8Zrci 2O2 催 化剂，先用溶胶_凝胶法制备Cea8Zra2O2载体，然后将载体浸渍到Cu (NO3) 2. 3H20溶液中， 经120 °C干燥650 V焙烧4h所制得CuO (10 % ) /Cea8Zra2O2催化剂的IPR谱图出现三个 还原峰，说明活性组分CuO在载体表面分散不太均勻，有大颗粒CuO存在。论文Journal of molecular CatalysisA =Chemical 255 (2006) 254-259 亦是先采用均勻沉淀法制备 Cea5Zra5O2载体，然后将载体加入到硝酸铜溶液中加热浓缩溶剂，经100°C干燥500°C焙烧 制得CuO/Ce。. 5Zr0.502催化剂，该催化剂的TPR图谱也出现三个还原峰，说明也存在大颗粒的 CuO,而大颗粒的CuO对CO低温氧化活性有抑制作用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术制备CuCVCex^vxO2催化剂过程 繁琐、消耗时间长，或用于CO低温氧化活性不高等缺点。提供了一种一步法制备负载氧化 铜的高活性铈锆复合氧化物催化剂的方法。本专利技术的技术方案一种负载氧化铜的铈锆复合氧化物催化剂的制备方法，包括下列步骤(1)、将Ce盐、Zr盐和Cu盐溶解于去离子水中，在600 900r/min搅拌下，以 0. 8 1. 2mL/min的滴加速度滴加到氨水溶液中，滴加结束后，再继续搅拌lh，得反应悬浊 液；上述的Ce盐、Zr盐和Cu盐是它们的硝酸盐或碳酸盐；Ce盐和Ir盐的物质的量 (即摩尔数)之比为0.5 0.9 0. 1 0.5，其中铜盐的加入量占Ce盐和ττ盐总物质的量之和的2. 04% 100% ；Ce盐、Zr盐和Cu盐在去离子水中的总金属离子浓度为0. 1 0. 2mol/L。氨水溶液的质量分数为5 8%，其中氨的物质的量是Ce盐、&盐和Cu盐的总金 属离子物质的量之和的12 18倍；(2)、将步骤(1)所得的反应悬浊液放入微波炉中，以700 900r/min的搅拌速 度，进行微波加热回流至反应液PH = 6 7时，停止加热回流；(3)、将步骤(2)经微波加热回流的反应液冷至80 90°C时过滤，并用滤饼质量 2 3倍的无水乙醇洗涤滤饼2 3次；(4)、把步骤(3)所得到的滤饼放入微波炉中控制温度不大于120°C，加热烘干后， 再在马弗炉中以500 800°C焙烧2h，即得一种负载氧化铜的高活性铈锆复合氧化物催化 剂。上述制备方法所得的一种负载氧化铜的铈锆复合氧化物催化剂，由两部分组成一部分为铈锆复合氧化物载体，另一部分CuO为活性组分；铈锆复合氧化物载体，其分子式为=Cex^vxO2，其中χ = 0. 5 0. 9，1-x = 0. 5 0. 1，即铈、锆原子数之比为0. 5 0. 9 0. 1 0. 5 ；CuO活性组分负载在铈锆复合氧化物载体上，CuO活性组分占催化剂中总物质的 量百分含量(即摩尔百分含量)的2% 50%。本专利技术的制备方法所得的一种负载氧化铜的铈锆复合氧化物催化剂，适用于CO 催化氧化反应。本专利技术的有益效果本专利技术通过共沉淀法得到铈、锆氢氧化物沉淀悬浊液，在快速搅拌下，微波加热回 流， (OH)2分解，生成的氧化铜或氢氧化铜负载在铈、锆氢氧化物悬浊液颗粒表面 上，经过滤、烘干、焙烧制得本专利技术的催化剂，其制备过程简单、工时短，活性组分CuO高度 分散在载体表面。所得的催化剂具有很高的抗烧结能力和热稳定性，并对CO催化氧化反应 具有较高的活性。下面结合实施例对本专利技术进一步进行阐述，但并不限制本专利技术。实施例1将5.211g Ce(NO3)3 ·6Η20、5· 1506g Zr (NO3)4 · 5Η20 和 0· 1183g Cu (NO3) 2 · 3H20 溶 解于200mL去离子水中，在600 900r/min的搅拌下以0. 8 1. 2mL/min的滴加速度将其 滴加到IOOmL质量分数为5% 8%的氨水溶液中。滴加结束，再继续搅拌lh。以700 900r/min的搅拌速度进行微波加热回流，直至pH = 6 7时停止加热。混合液冷至80 90°C时过滤，用滤饼质量2 3倍的无水乙醇洗涤滤饼2次。把滤饼放入微波炉中加热烘 干后，并在马弗炉中600°C焙烧2h，制得催化剂A，该催化剂中CuO的物质的量百分含量为2 % ο实施例2将3. 9083g Ce (NO3) 3 ·6Η20、2· 5753g Zr (NO3) 4 · 5H20 禾口 0. 4027g Cu(NO3)2 ·3Η20 溶 解于150mL去离子水中，在600 900r/min的搅拌下以0. 8 1. 2mL/min的滴加速度将其 滴加到70mL质量分数为5% 8%的氨水溶液中。滴加结束，再继续搅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种负载氧化铜的高活性铈锆复合氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（１）、将Ｃｅ盐、Ｚｒ盐和Ｃｕ盐溶解于去离子水中，在６００～９００ｒ／ｍｉｎ搅拌下，以０．８～１．２ｍＬ／ｍｉｎ的滴加速度滴加到氨水溶液中，滴加结束后，再继续搅拌１ｈ，得反应悬浊液；上述的Ｃｅ盐、Ｚｒ盐和Ｃｕ盐是它们的硝酸盐或碳酸盐；Ｃｅ盐和Ｚｒ盐的物质的量之比为０．５～０．９∶０．１～０．５，其中铜盐的加入量占Ｃｅ盐和Ｚｒ盐总物质的量之和的２．０４％～１００％；Ｃｅ盐、Ｚｒ盐和Ｃｕ盐在去离子水中的总金属离子浓度为０．１～０．２ｍｏｌ／Ｌ。氨水溶液的质量分数为５～８％，其中氨的物质的量是Ｃｅ盐、Ｚｒ盐和Ｃｕ盐的总金属离子物质的量之和的１２～１８倍；（２）、将步骤（１）所得的反应悬浊液放入微波炉中，以７００～９００ｒ／ｍｉｎ的搅拌速度，进行微波加热并回流至反应液ｐＨ＝６～７时，停止加热回流；（３）、将步骤（２）经微波加热回流的反应液冷至８０～９０℃时过滤，并用滤饼质量２～３倍的无水乙醇洗涤滤饼２～３次；（４）、把步骤（３）所得到的滤饼放入微波炉中控制温度不大于１２０℃，加热烘干后，再在马弗炉中以５００～８００℃焙烧２ｈ，即得一种负载氧化铜的高活性铈锆复合氧化物催化剂。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志强，毛东森，金东元，卢冠忠，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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