CN106166491B - 一种介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂及其制备方法和应用。本发明以高比表面积的介孔钙钛矿La0.8Sr0.2CoO3为载体,以硝酸铈溶液为铈源,在碱性条件下采用水热法负载CeO2于介孔La0.8Sr0.2CoO3表面上得到负载型催化剂,具体步骤为:1)将大比表面积的La0.8Sr0.2CoO3作为载体,与硝酸铈溶液在碱性条件下混合水热负载一段时间,2)、将混合物洗涤、过滤、干燥、焙烧即得到负载型钙钛矿催化剂;其中大比表面积的La0.8Sr0.2CoO3可以介孔SiO2为硬模板合成。本发明的优点在于,制备方法简单,成本较贵金属催化剂低廉,催化剂中各组分均匀分散且相互作用,抑制了晶粒的长大,得到的负载型催化剂对汽车尾气中的CO氧化呈现出良好的低温催化活性和热稳定性,在处理汽车尾气净化方面有良好的应用前景。

Description

一种介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及一种介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂及其制备方法和在汽车尾气净化中的应用,属于氧化物负载型催化剂领域。
背景技术
汽车尾气污染大气环境,危害人们身体健康,国家对机动车尾气排放的标准越来越高,汽车尾气的治理成为亟待解决的问题。在排放循环测试中,根据美国环境保护署的FTP-75测试得知,在安装有三效催化转化器的汽车中,尾气中近80%的CO、CHx是在汽车冷启动的前200s 内(暖车过程)产生的。目前汽车尾气催化剂主要分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂,存在的问题有:(1)当前大多数催化剂高温活性好,但低温活性较差,冷启动尾气有害成分无法得到很好处理。(2)汽车应用的催化剂还是主要以贵金属掺杂或负载的金属氧化物为主,成本仍然很高。(3)催化剂的失活问题严重,包括热失活和S、Pb中毒失活,这些问题极大的限制了催化剂的实际应用,因此,制备低温活性高、高温稳定性好和抗中毒性强的汽车尾气净化催化剂成为迫切需要解决的问题。
钙钛矿型氧化物(ABO3)因其丰富的结构缺陷、优越的热稳定性、具有多种氧化态的B位过渡金属离子和A、B位易于掺杂取代等优势,在催化剂领域备受关注。将ABO3制备成介孔结构,可以大大提高其比表面积,增大客体分子与催化剂活性位的接触几率。因此,具有介孔结构的钙钛矿型氧化物,在作为催化剂和载体方面,具有广阔的应用前景。
Wang等采用硬模板法合成有序介孔LaCoO3,比表面积达96.7m2/g,相对于传统方法合成的催化剂,表面含有更多的活性中心,出现了更高价态的Co离子,对甲烷的催化氧化表现出杰出的催化活性(Wang Y,Ren J,Wang Y,et al.The Journal of PhysicalChemistry C, 2008,112(39):15293-15298);Abadian L等人研究表明一定量的Co3O4负载LaCoO3有利于提高催化剂的氧化还原性能,从而降低CO燃烧的起火温度,提高催化活性(Abadian L, Malekzadeh A,Khodadadi A A,et al.Iran.J.Chem.Chem.Eng.Vol,2008,27(4)); Tang等人通过浸渍法在Co3O4上负载CeO2,催化剂比表面积增加,Co-O键弱化,CO的催化氧化活性显著提高(Tang C W,Kuo M C,Lin C J,et al.Catalysis Today,2008,131(1): 520-525);Luo Y等人制备一系列La1-xCexCoOδ(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)催化剂,其中CeCoOδ对甲苯表现出最高的催化活性,其XRD物相分析为Co3O4和CeO2的混合物,化学分析其具有最高的氧化还原能力和表面含有高价态的Co离子(Luo Y,Wang K,Chen Q,et al.Journal of hazardous materials,2015,296:17-22);Guzman等人证明了纳米CeO2载体的活性氧主要以在单电子缺陷位的超氧化物物种和吸附过氧化物物种存在,相对于传统的沉淀CeO2表面的O2 δ-(0<δ<1)吸附物种和分子O2更有利于CO的催化氧化(Guzman J,CarrettinS,Corma A.Journal of the American Chemical Society,2005,127(10):3286-3287)。纳米CeO2因其较高的储存氧和释放氧的能力和热稳定性,常被用于催化剂载体,孙英等人通过柠檬酸络合浸渍法制备了负载型催化剂La1-xCexCoO3/CeO2(0<x<0.3),结果表明CeO2载体的加入,不仅改善了非负载型钙钛矿的低温活性,而且抗硫性能也得到显著提高(孙英,黄摇,赵威,等.Journal of Fuel Chemistry and Technology,2014,42(10))。
虽然有很多文献报道,将钙钛矿催化剂负载到CeO2上,二者的协同效应会提高催化剂的催化活性、热稳定性和抗硫性。但国内外尚未有文献和专利报道,将纳米CeO2在水热条件下负载到大比表面积的介孔La0.8Sr0.2CoO3上及其在处理汽车尾气中CO方面的应用。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米 CeO2的催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂对处理汽车尾气中的CO氧化具有良好的低温氧化活性,较好的热稳定性,并且具有一定的抗SO2性能。其合成方法简单,成本低廉,制备条件可控,具有很大的应用前景。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂,其特征在于,其组成含有介孔La0.8Sr0.2CoO3和负载于该介孔La0.8Sr0.2CoO3上的纳米CeO2,其中,所述介孔La0.8Sr0.2CoO3的比表面积为 60~150m2/g,所述CeO2的负载量为0~50%。
按上述方案,优选地,所述CeO2的负载量为大于0%小于等于50%。
按上述方案,优选地,所述CeO2的负载量为10~50%。
按上述方案,优选地,所述CeO2的负载量为0%,所述介孔La0.8Sr0.2CoO3在碱性条件下经过水热处理。
本发明还提供了一种介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:
(1)按重量份计,将0~1.25份的硝酸铈完全溶解于去离子水中,加入NaOH溶液搅拌均匀,再加入1份介孔La0.8Sr0.2CoO3,搅拌均匀后,超声分散得到分散液;
(2)将步骤(1)得到的分散液进行水热反应,将反应产物过滤、洗涤、干燥,得到固体;
(3)将步骤(2)中得到的固体研磨,以一定的的升温速率升温至300-500℃,保温2-6h,得到最终产物介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂。
按上述方案,优选地,步骤(1)中所述超声的时间为0.5-1h。
按上述方案,优选地,步骤(2)中,将所述分散液中NaOH的浓度调整为0.5-2mol/L。
按上述方案,优选地,步骤(2)中,所述水热反应的温度为100℃,时间为12-24h。
按上述方案,优选地,步骤(2)中,所述干燥温度为60℃-100,时间为8-16h。
按上述方案,优选地,步骤(3)中,所述升温速率为2℃/min。
按上述方案,优选地,步骤(1)中所述介孔La0.8Sr0.2CoO3由如下方法制备得到:
a)将摩尔比为0.8:0.2:1的硝酸镧、硝酸锶和硝酸钴溶于去离子水中,再加入柠檬酸,搅拌均匀,得到金属离子络合溶液A;
b)将介孔SiO2溶于去离子水中,再加入柠檬酸,超声分散后,搅拌均匀,得到络合溶液 B;
c)将步骤a)和b)中得到的A、B溶液混合,一定温度下搅拌,得到湿凝胶,再将湿凝胶干燥、煅烧,得到黑色蓬松固体;
d)将步骤c)所得的黑色蓬松固体研磨,以一定的升温速率,升至650-750℃并保温2~6h;
e)将步骤d)所得的黑色粉末置于NaOH溶液中,一定温度下搅拌一段时间后,洗涤至中性、抽滤、干燥、研磨,得到介孔La0.8Sr0.2CoO3
按上述方案,优选地,所述步骤a)和b)中所述柠檬酸的用量相等,按物质的量计算,均为步骤a)中金属离子的物质的量之和的0.5~1倍。
按上述方案,优选地,所述步骤a)和b)中所述去离子水的用量相等,均为100~200ml。
按上述方案,优选地,所述步骤b)中所述介孔SiO2的用量,按物质的量计算,为步骤a) 中金属离子的物质的量之和的1~2倍。
按上述方案,优选地,所述步骤b)中,所述介孔SiO2为SBA-15,孔径为5~15nm。
按上述方案,优选地,所述步骤a)和步骤b)中所述的搅拌均为室温下磁力搅拌,时间均为8~12h;
按上述方案,优选地,所述步骤b)中,所述超声的时间为10~30min。
按上述方案,优选地,所述步骤c)中,所述的搅拌温度为80℃,时间为6~10h;
按上述方案,优选地,所述步骤c)中,所述干燥的温度为80~120℃,时间为12~16h;
按上述方案,优选地,所述步骤c)中,所述煅烧的温度为300~500℃,时间为1~2h;
按上述方案,优选地,步骤d)中,所述升温速率为2-5℃/min;
按上述方案,优选地,所述步骤e)中,所述NaOH溶液的浓度为2~10mol/L;
按上述方案,优选地,所述步骤e)中,所述搅拌的温度为60~100℃,时间为6~8h。
本发明还提供上述介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂在汽车尾气净化中的应用。
按上述方案,本发明中提供的介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂可用于汽车尾气净化中CO的氧化。
本发明反应原理为:以大比表面积的介孔La0.8Sr0.2CoO3为载体,以硝酸铈为铈源,通过在碱性条件下水热处理,在介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2后,因其独特的释放和储存氧的功能,以及表面较多的活性氧物种,使得催化活性显著提高。载体具有较高的比表面积,使活性组分高度分散,相互作用,相互阻隔,抑制彼此的高温烧结,实现了催化剂高活性和高稳定性的统一。其中介孔La0.8Sr0.2CoO3的比表面积为60~150m2/g,氧化铈的负载量为0~50%(按照CeO2和La0.8Sr0.2CoO3的质量比计算)。
此外,本发明还得到,即使未负载纳米CeO2,仅将大比表面积的介孔La0.8Sr0.2CoO3催化剂在碱性条件下进行水热处理,因其钙钛矿晶粒得以细化,并且伴随产生少量Co3O4,从而使得 CO完全转化温度(T100%)显著降低。
本发明的有益效果在于:
1、本发明制备工艺简单,成本较贵金属催化剂低廉,得到的催化剂能使CO完全转化温度(T100%)和转化率为50%时所需温度(T50%)显著降低。
2、本发明得到的介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂中各组分均匀分散且相互作用,抑制了晶粒的高温烧结,对汽车尾气中的CO氧化呈现出良好的低温催化活性和热稳定性,可应用于汽车尾气净化领域。
3、纳米CeO2的加入能为催化剂活性组分提供更多的活性氧,提高催化剂的低温催化活性,同时CeO2能在一定程度上增强催化剂的抗S性。
附图说明
图1为实施例1、2、3、4所制得催化剂的X射线衍射(XRD)图,其中曲线A、B、C、D分别对应实施例1、2、3、4所得的催化剂。
图2为实施例1、2、3、4所制得的催化剂对汽车尾气中CO氧化的催化活性曲线,其中曲线A、B、C、D分别对应实施例1、2、3、4所制得的催化剂,曲线E代表实施例3中催化剂在稳定性测试后的催化性能曲线。
图3为实施例3中制得的催化剂的热稳定性测试的时间-转化效率曲线。
具体实施方式
为进一步解释本发明,下面为具体实施例子做详细说明,并结合附图说明本发明所得催化剂的XRD图谱和对CO的催化转化效率。
实施例1
制备大比表面积的介孔La0.8Sr0.2CoO3,具体步骤如下:
1)取一洁净烧杯,倒入200ml去离子水,依次加入0.016mol La(NO3)3·6H2O,0.004mol Sr(NO3)2,0.02mol Co(NO3)2·6H2O,搅拌溶解,将0.03mol一水合柠檬酸加入上述硝酸盐溶液中,搅拌溶解,室温下磁力搅拌12h,记为溶液A。
2)取另一洁净烧杯,倒入200ml去离子水,加入0.03mol一水合柠檬酸搅拌溶解后,加入2.4g(相当0.04mol)SBA-15,超声15min,室温下磁力搅拌12h,记为溶液B;本实施例所用的模板剂SBA-15依据文献(P.D.Yang,D.Y Zhao,et.al.Nature,1998,396: 152~155)所述制备,比表面积为840m2/g,孔径为6nm,孔容1.08cm3/g。
3)将A、B溶液混合,放在80℃搅拌10h形成湿凝胶,转置干燥箱中80℃干燥16h形成干凝胶;将干凝胶在电阻丝炉上300℃煅烧2h,得到黑色蓬松多孔固体。
4)将黑色蓬松多孔固体研磨15min后,在马弗炉中以5℃/min的升温速率升至650℃保温6h,得含模板剂的催化剂;再在2mol/L的NaOH溶液中,100℃的下磁力搅拌6h去除模板,用去离子水洗涤至中性,过滤,干燥,即得到介孔La0.8Sr0.2CoO3,采用美国麦克仪器公司生产的ASAP 2020M全自动比表面积及孔隙分布仪,按照BET方法计算,比表面积为62m2/g。
图1中A曲线是本实施例制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3的XRD图谱,没有任何杂相产生,所得介孔La0.8Sr0.2CoO3具有单相菱方型钙钛矿晶体结构。
进一步,测试该介孔La0.8Sr0.2CoO3对CO的催化氧化活性,方法如下:
汽车尾气在模拟成分为2vol%CO、5vol%O2、Ar作为平衡气、空速为20000h-1的条件下,将0.1g催化剂分散到0.5g石棉上放入石英管(内径为8mm)中,在固定床反应装置中进行, 测试温度范围80-300℃,采用FID检测器对反应气体中CO2含量进行分析,确定CO的催化转化率。本实施例制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3的活性曲线见图2中A曲线,可知,在本实施例制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3的催化作用下,CO转化率为50%时所需要的温度条件(T50%)为170℃, CO转化率为100%时所需要的温度条件(T100%)为220℃。
实施例2
仅对实施例1制得的催化剂La0.8Sr0.2CoO3进行水热处理,不负载CeO2,具体步骤如下:
1)称取3.2g NaOH溶于80ml去离子水中,室温下搅拌溶解后得到浓度为1mol/L的NaOH 溶液,加入1.2g实施例1中介孔La0.8Sr0.2CoO3搅匀,超声分散30min得到分散液;
2)将步骤1)得到的分散液置于反应釜中,在100℃下水热反应24h,取出过滤、洗涤至中性,80℃下干燥12h得到固体;
3)步骤2)得到的固体研磨;在马弗炉中以2℃/min的升温速率升至400℃保温2h,得黑色粉末产物,即经过碱性条件下水热处理后的La0.8Sr0.2CoO3
图1中B曲线是本实施例制得的经过碱性条件下水热处理后的介孔La0.8Sr0.2CoO3的XRD 图谱,水热后峰宽化,峰强减弱,并出现杂峰,可见水热后介孔La0.8Sr0.2CoO3仍具有菱方型钙钛矿晶体结构,但晶粒开始细化,并有少量Co3O4生成。
进一步,测试该介孔La0.8Sr0.2CoO3对CO的催化氧化活性,方法同实施例1中所述,其活性曲线见图2中B曲线,可知,在本实施例制得的水热后介孔La0.8Sr0.2CoO3的催化作用下, T50%为150℃,T100%为180℃,明显低于实施例1中所需温度。
实施例3
制备10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3,具体步骤如下:
1)称取0.3gCe(NO3)3·6H2O溶解于10ml的去离子水中,称取3.2g NaOH溶解于50ml去离子水中,将两种溶液混合搅拌15min;再加入1.2g实施例1中制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3搅匀,超声1h得到分散液,向分散液中加入20ml去离子水,使得NaOH的浓度稀释为1mol/L;
2)将分散液转入反应釜中,在100℃下水热反应24h,取出固体过滤、洗涤,在100℃下干燥8h得到固体;,
3)将步骤2)得到的固体研磨,在马弗炉中以2℃/min的升温速率升至400℃保温2h,即得黑色粉末10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3
图1中C曲线是本实施例制得的10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的XRD图谱,钙钛矿峰宽化,峰强减弱,部分峰消失,同时Co3O4峰位增多,峰强变大,出现微弱CeO2峰,可见所得介孔10%CeO2/ La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿结构部分分解,Co3O4含量相比实施例2中有所增加,并有少量CeO2产生。
进一步测试该10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3对CO的催化氧化活性,方法同实施例1,其活性曲线见图2中C曲线。可知,在本实施例制得的10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的催化作用下,T50%为123℃, T100%为140℃,大幅低于实施例1中所需温度。
对该10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3进行热稳定性测试,结果如图3所示,在模拟汽车尾气成分为 2vol%CO、5vol%O2、Ar作为平衡气、空速为20000h-1的条件下,将温度保持500℃不变,持续反应12h,来模拟汽车正常行驶时的使用情况,催化转化效率保持100%不变。
冷却后重新测该10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3对CO转化效率,稳定性测试后活性曲线见图3中曲线E,可知,相比于新鲜样品,经过高温加热后冷却的10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的催化活性反而提高,T50%降到91℃,说明本实施例制得的10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3具有良好的热稳定性和可重复性。
实施例4
制备50%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3,具体步骤如下:
1)称取1.5g Ce(NO3)3·6H2O溶解于10ml去离子水,称取3.2g NaOH溶解于50ml去离子水,将两种溶液混合搅拌15min;向混合溶液中加入1.2g实施例1中得到的介孔La0.8Sr0.2CoO3搅匀,超声1h得到分散液,向分散液中加入20ml去离子水,使得NaOH的浓度稀释为1mol/L;
2)将分散液转入反应釜中,在100℃下水热反应18h,取出固体过滤、洗涤,在80℃下干燥12h得到固体,
3)将步骤2)得到的固体研磨,在马弗炉中以2℃/min的升温速率升至500℃保温2h,即得黑色粉末50%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3
图1中D曲线是本实施例制得的50%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的XRD图谱,钙钛矿峰位已完全消失,主要为CeO2和Co3O4,可知所得介孔50%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿晶体结构完全破坏,主相为CeO2和Co3O4
进一步测试该50%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3对CO催化氧化活性,方法同实施例1,其活性曲线见图2中D曲线。可知在该催化剂的作用下,T50%为125℃,T100%为160℃。
实施例5
制备大比表面积的介孔La0.8Sr0.2CoO3,具体步骤如下:
1)取一洁净烧杯,倒入100ml去离子水,依次加入0.008mol La(NO3)3·6H2O,0.002mol Sr(NO3)2,0.01mol Co(NO3)2·6H2O,搅拌溶解,将0.02mol一水合柠檬酸加入上述硝酸盐溶液中,搅拌溶解,室温下磁力搅拌8h,记为溶液A。
2)取另一洁净烧杯,倒入100ml去离子水,加入0.02mol一水合柠檬酸搅拌溶解后,加入2.4g(相当0.04mol)SBA-15,超声30min,室温下磁力搅拌8h,记为溶液B;本实施例所用的模板剂SBA-15依据文献((J.Sun,H.Zhang D.et.al.Chemical communications, 2005(42):5343-5345)所述制备,比表面积为620m2/g,孔径为15nm,孔容1.16cm3/g。
3)将A、B溶液混合,80℃水浴搅拌6h形成湿凝胶,转置干燥箱中100℃干燥14h形成干凝胶;将干凝胶在电阻丝炉上400℃煅烧1.5h,得到黑色蓬松多孔固体。
4)将黑色蓬松多孔固体研磨15min后,在马弗炉中以2℃/min的升温速率升至700℃保温 4h,得含模板剂的催化剂;再在5mol/L的NaOH溶液中,80℃的下磁力搅拌7h去除模板,用去离子水洗涤至中性,过滤,干燥,即得到介孔La0.8Sr0.2CoO3,比表面积为148m2/g(比表面积的测定方式同实施例1)。
制备30%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3,具体步骤如下:
1)称取0.3gCe(NO3)3·6H2O溶解于10ml的去离子水中,称取6.4g NaOH溶解于50ml去离子水中,将两种溶液混合搅拌15min;再加入1.2g本实施例5中制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3搅匀,超声1h得到分散液,向分散液中加入20ml去离子水,使得NaOH的浓度稀释为2mol/L;
2)将分散液转入反应釜中,在100℃下水热反应12h,取出固体过滤、洗涤,在60℃下干燥16h得到固体;
3)将步骤2)得到的固体研磨,在马弗炉中以2℃/min的升温速率升至500℃保温3h,即得黑色粉末30%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3
进一步测试该介孔La0.8Sr0.2CoO3和30%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3对CO的催化氧化活性,方法同实施例1。可知,在本实施例制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3和30%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的催化作用下, T50%分别为165℃,150℃,T100%分别为200℃,160℃。
实施例6
制备大比表面积的介孔La0.8Sr0.2CoO3,具体步骤如下:
1)取一洁净烧杯,倒入150ml去离子水,依次加入0.008mol La(NO3)3·6H2O,0.002mol Sr(NO3)2,0.01mol Co(NO3)2·6H2O,搅拌溶解,将0.01mol一水合柠檬酸加入上述硝酸盐溶液中,搅拌溶解,室温下磁力搅拌10h,记为溶液A。
2)取另一洁净烧杯,倒入100ml去离子水,加入0.01mol一水合柠檬酸搅拌溶解后,加入1.8g(相当0.03mol)SBA-15,超声10min,室温下磁力搅拌10h,记为溶液B;本实施例所用的模板剂SBA-15依据文献(J.Sun,H.Zhang D.et.al.Chemical communications, 2005(42):5343-5345)所述制备,比表面积为650m2/g,孔径为12nm,孔容1.18cm3/g。
3)将A、B溶液混合,80℃油浴搅拌8h形成湿凝胶,转置干燥箱中120℃干燥12h形成干凝胶;将干凝胶在电阻丝炉上500℃煅烧1h,得到黑色蓬松多孔固体。
4)将黑色蓬松多孔固体研磨15min后,在马弗炉中以5℃/min的升温速率升至750℃保温2h,得含模板剂的催化剂;再在10mol/L的NaOH溶液中,60℃的下磁力搅拌8h去除模板,用去离子水洗涤至中性,过滤,干燥,即得到介孔La0.8Sr0.2CoO3,其比表面积为123m2/g(比表面积的测定方式同实施例1)。
制备5%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3,具体步骤如下:
1)称取0.15gCe(NO3)3·6H2O溶解于10ml的去离子水中,称取1.6g NaOH溶解于50ml 去离子水中,将两种溶液混合搅拌15min;再加入1.2g实施例1中制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3搅匀,超声1h得到分散液,向分散液中加入20ml去离子水,使得NaOH的浓度稀释为0.5mol/L;
2)将分散液转入反应釜中,在100℃下水热反应24h,取出固体过滤、洗涤,在100℃下干燥8h得到固体;
3)将步骤2)得到的固体研磨,在马弗炉中以2℃/min的升温速率升至300℃保温4h,即得黑色粉末5%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3
进一步测试该该介孔La0.8Sr0.2CoO3和5%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3对CO的催化氧化活性,方法同实施例1,可知,在本实施例制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3和5%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的催化作用下, T50%分别为173℃,150℃,T100%分别为240℃,180℃。

Claims (8)

1.一种介孔La0.8Sr0.2CoO3催化剂的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:
(1)于去离子水中,加入NaOH溶液搅拌均匀,再加入1份介孔La0.8Sr0.2CoO3,搅拌均匀后,超声分散得到分散液;
(2)将步骤(1)得到的分散液进行水热反应,将反应产物过滤、洗涤、干燥,得到固体;
(3)将步骤(2)中得到的固体研磨,以一定的的升温速率升温至300-500℃,保温2-4h,得到最终产物介孔La0.8Sr0.2CoO3催化剂。
2.一种介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:
(1)按重量份计,将大于0份但不多于1.25份的硝酸铈完全溶解于去离子水中,加入NaOH溶液搅拌均匀,再加入1份介孔La0.8Sr0.2CoO3,搅拌均匀后,超声分散得到分散液;
(2)将步骤(1)得到的分散液进行水热反应,将反应产物过滤、洗涤、干燥,得到固体;
(3)将步骤(2)中得到的固体研磨,以一定的的升温速率升温至300-500℃,保温2-4h,得到最终产物介孔La0.8Sr0.2CoO3负载纳米CeO2催化剂。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中,所述超声的时间为0.5-1h;
步骤(2)中,将所述分散液中NaOH的浓度调整为0.5-2mol/L;
步骤(2)中,所述水热反应的温度为100℃,时间为12-24h;
步骤(2)中,所述干燥温度为60-100℃,时间为8-16h;
步骤(3)中,所述升温速率为2℃/min。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述介孔La0.8Sr0.2CoO3由如下方法制备得到:
a)将摩尔比为0.8:0.2:1的硝酸镧、硝酸锶和硝酸钴溶于去离子水中,再加入柠檬酸,搅拌均匀,得到金属离子络合溶液A;
b)将介孔SiO2溶于去离子水中,再加入柠檬酸,超声分散后,搅拌均匀,得到络合溶液B;
c)将步骤a)和b)中得到的A、B溶液混合,一定温度下搅拌,得到湿凝胶,再将湿凝胶干燥、煅烧,得到黑色蓬松固体;
d)将步骤c)所得的黑色蓬松固体研磨,以一定的升温速率,升至650-750℃并保温2~6h;
e)将步骤d)所得的黑色粉末置于NaOH溶液中,一定温度下搅拌一段时间后,洗涤、抽滤、干燥、研磨,得到介孔La0.8Sr0.2CoO3
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,
步骤a)和b)中所述柠檬酸的用量相等,按物质的量计算,均为步骤a)中金属离子的物质的量之和的0.5~1倍;
步骤a)和b)中所述去离子水的用量相等,均为100~200ml;
步骤b)中所述介孔SiO2的用量,按物质的量计算,为步骤a)中金属离子的物质的量之和的1~2倍。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤b)中,所述介孔SiO2为SBA-15,孔径为5~15nm。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:
步骤a)和步骤b)中所述的搅拌均为室温下磁力搅拌,时间均为8~12h;
步骤b)中,所述超声的时间为10~30min;
步骤c)中,所述的搅拌温度为80℃,时间为6~10h;
步骤c)中,所述干燥的温度为80~120℃,时间为12~16h;
步骤c)中,所述煅烧的温度为300~500℃,时间为1~2h;
步骤d)中,所述升温速率为2-5℃/min;
步骤e)中,所述搅拌的温度为60~100℃,时间为6~8h。
8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤e)中,所述NaOH溶液的浓度为2~10mol/L。
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