CN114950421A - 一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法与应用，所述铈锆固溶体催化剂包括CexZr1‑xO2载体和负载在所述CexZr1‑xO2载体上的活性组分Pd，其中，0.5≤x≤0.9；所述CexZr1‑xO2载体为微球形；铈锆固溶体载体协同贵金属Pd提高催化剂在高空速以及水蒸气条件下的催化性能和稳定性；所述制备方法中，硝酸铈、硝酸氧锆、L‑天冬酰胺经过水热和焙烧得到CexZr1‑xO2载体，通过浸渍法负载Pd得到铈锆固溶体催化剂；L‑天冬酰胺在水热后包覆在铈锆表面形成碳层；水热得到的CexZr1‑xO2前驱体在未经焙烧前被一层碳壳包围，有利于铈锆固溶体结合的更为紧密，产生更多的氧空位，制备方法工艺简单，操作方便，绿色高效。
Description
技术领域
本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法与应用。
背景技术
催化燃烧法被认为是控制和消除NO、CO和未完全燃烧烃类化合物的有效方法。催化燃烧技术中的最大困难在于寻找一种高温热稳定性好、催化活性高的催化剂。与其它金属氧化物催化剂相比，贵金属显示出更高的催化活性。以Pt、Pd和Rh为活性组分的贵金属催化剂已被广泛应用。在3种贵金属中，Pd的价格远低于Pt和Rh，而且Pd资源较Pt和Rh丰富，其耐热性好，使用Pd催化剂有利于降低成本，提高催化剂的使用寿命。因此，单Pd催化剂便成为三效催化剂发展的一个重要方向，而开发性能更为优良的耐高温高比表面载体材料以便在高温操作条件下，更好地稳定催化剂的活性组分，也是当前研究的重点问题之一。
载体表面上物种的结构和化学性能对催化剂活性有很大的影响，目前常通过添加非贵金属氧化物改变催化剂的电子结构和表面性质，提高催化剂活性和热稳定性，常见的添加剂是稀土氧化物。稀土元素在化学性质上呈现强碱性，表现出特殊的氧化还原性，稀土元素离子半径大，可以形成特殊结构的复合氧化物，稀土氧化物的特性可以影响贵金属性能，起到助催化作用。
目前，加入Zr使氧化锆和氧化铈形成固溶体CexZr(1-x)O2的研究引起了广泛关注。
CN101966451B公开了一种选择性催化氧化氨的纳米铈锆固溶体基催化剂的制备方法及应用，载体为铈锆固溶体，活性组分为铜、银、锰、铁等，载体通过阳离子表面活性剂法制备，活性组分通过沉积-沉淀法或浸渍法负载到铈锆固溶体上。该方法所用原料无毒无害，制备催化剂具有比表面积大，介孔结构等特点，催化剂低温活性高，NH3在280℃时转化率达到100％，N2选择性好，温度窗口宽，稳定性高，催化产物为N2和H2O，无二次污染。
CN113198490A公开了一种用于甲烷低温燃烧的负载钯钴合金催化剂。该催化剂以钯钴纳米合金为活性组分，铈锆固溶体CexZr1-xO2(0.1≤x≤0.9)为载体。制备方法包括钯钴纳米合金颗粒的制备，铈锆固溶体的制备，活性组分的负载、干燥和焙烧等步骤。所制备的催化剂具有良好的甲烷低温燃烧活性和稳定性。
然而，虽然已经有大量研究报道了有关铈锆固溶体基催化剂，但提高催化剂的活性、稳定性，降低甲烷的完全转化温度，才能达到实际应用的要求。因此，需要提供一种新的催化剂，实现甲烷的低温活化和稳定转化，在高空速以及水蒸气条件下都保持良好的催化性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法与应用，硝酸铈、硝酸氧锆、L-天冬酰胺经过水热和焙烧得到CexZr1-xO2载体，通过浸渍法负载Pd得到铈锆固溶体催化剂；L-天冬酰胺在水热中包覆在铈锆表面形成碳层；水热得到的CexZr1-xO2前驱体在未经焙烧前被一层碳壳包围，有利于CexZr1-xO2固溶体结合的更为紧密，产生更多的氧空位。所得铈锆固溶体催化剂中，Ce与Zr之间形成固溶体，产生更多的氧空位，铈锆固溶体载体协同贵金属Pd提高催化剂在高空速以及水蒸气条件下的催化性能和稳定性。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种铈锆固溶体催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将硝酸铈、硝酸氧锆、L-天冬酰胺和水混合后进行水热反应，依次经过第一次固液分离和第一焙烧，得到CexZr1-xO2载体，其中，0.5≤x≤0.9；
(2)将步骤(1)所述CexZr1-xO2载体在钯源溶液中进行浸渍，依次经过第二次固液分离和第二焙烧，得到铈锆固溶体催化剂。
值得说明的是，L-天冬酰胺在水热中包覆在铈锆表面形成碳层；水热得到的CexZr1-xO2前驱体在未经焙烧前被一层碳壳包围，有利于CexZr1-xO2固溶体结合的更为紧密，产生更多的氧空位。
CexZr1-xO2载体为微球形；CexZr1-xO2固溶体的生成可显著提高热稳定性，降低氧扩散的位阻，增加CeO2中晶格氧的扩散速率和活动能力，降低CeO2还原的活化能，降低体相的起始还原温度，从而使CexZr1-xO2具有更高的储氧能力。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述硝酸铈和硝酸氧锆的摩尔比为x:(1-x)，0.5≤x≤0.9，例如可以是0.5，0.55，0.6，0.65，0.7，0.75，0.8，0.85，0.9等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述L-天冬酰胺与所述硝酸铈和硝酸氧锆之和的摩尔比为(1-3):1，例如可以是1:1，1.2:1，1.4:1，1.6:1，1.8:1，2:1，2.2:1，2.4:1，2.6:1，2.8:1，3:1等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，以10mmol的硝酸铈和硝酸氧锆为基准，步骤(1)所述水的用量为40-80mL，例如可以是40mL，45mL，50mL，55mL，60mL，65mL，70mL，75mL，80mL等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述水热反应的温度为120-180℃，例如可以是120℃，125℃，130℃，135℃，140℃，145℃，150℃，155℃，160℃，165℃，170℃，175℃，180℃等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述水热反应的时间为4-36h，例如可以是4h，5h，8h，10h，12h，15h，18h，20h，22h，24h，26h，28h，30h，32h，34h，36h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述第一次固液分离的方式为离心。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述第一焙烧的温度为600-1000℃，例如可以是600℃，630℃，670℃，700℃，720℃，760℃，800℃，840℃，880℃，900℃，920℃，960℃，1000℃等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是，第一焙烧的温度为600-1000℃，若温度过低，则会导致Ce-Zr之间有部分未形成固溶体，进而催化性能下降；若温度过高，则会导致金属团聚，进而催化性能下降。
优选地，步骤(1)所述第一焙烧的升温速率为2-5℃/min，例如可以是2℃/min，2.5℃/min，3℃/min，3.5℃/min，4℃/min，4.5℃/min，5℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述第一焙烧的时间为1-12h，例如可以是1h，2h，3h，4h，5h，6h，7h，8h，9h，10h，11h，12h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述钯源溶液中钯源包括硝酸钯。
优选地，步骤(2)所述钯源溶液中钯源的含量为0.02-0.03wt％，例如可以是0.02wt％，0.021wt％，0.022wt％，0.023wt％，0.024wt％，0.025wt％，0.026wt％，0.027wt％，0.028wt％，0.029wt％，0.03wt％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，以1gCexZr1-xO2载体为基准，步骤(2)所述载体钯源溶液的用量为90-120mL，例如可以是90mL，95mL，100mL，105mL，110mL，115mL，120mL等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述浸渍的温度为10-30℃，例如可以是10℃，12℃，14℃，16℃，18℃，20℃，22℃，24℃，26℃，28℃，30℃等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述浸渍的时间为1-2h，例如可以是1h，1.1h，1.2h，1.3h，1.4h，1.5h，1.6h，1.7h，1.8h，1.9h，2h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第二次固液分离的方式为旋蒸。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述第二焙烧的温度为550-650℃，例如可以是550℃，560℃，570℃，580℃，590℃，600℃，610℃，620℃，630℃，640℃，650℃等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第二焙烧的升温速率为2-5℃/min，例如可以是2℃/min，2.5℃/min，3℃/min，3.5℃/min，4℃/min，4.5℃/min，5℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第二焙烧的时间为4-6h，例如可以是4h，4.2h，4.4h，4.6h，4.8h，5h，5.2h，5.4h，5.6h，5.8h，6h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将硝酸铈、硝酸氧锆、L-天冬酰胺和水混合后在120-180℃进行水热反应4-36h，经过离心后以2-5℃/min的速率升温至600-1000℃第一焙烧1-12h，得到CexZr1-xO2载体；
其中，硝酸铈和硝酸氧锆的摩尔比为x:(1-x)，0.5≤x≤0.9；L-天冬酰胺与所述硝酸铈和硝酸氧锆之和的摩尔比为(1-3):1；以10mmol的硝酸铈和硝酸氧锆为基准，水的用量为40-80mL；
(2)将步骤(1)所述CexZr1-xO2载体在0.02-0.03wt％的硝酸钯溶液中进行浸渍1-2h，以1gCexZr1-xO2载体为基准，硝酸钯溶液的用量为90-120mL；经过旋蒸后以2-5℃/min的速率升温至550-650℃第二焙烧4-6h，得到铈锆固溶体催化剂。
本发明的目的之二在于提供一种采用目的之一所述制备方法得到的铈锆固溶体催化剂，所述铈锆固溶体催化剂包括CexZr1-xO2载体和负载在所述CexZr1-xO2载体上的活性组分Pd，其中，0.5≤x≤0.9；所述CexZr1-xO2载体为微球形，所述活性组分Pd的含量为0.8-1.2wt％。
本发明所述铈锆固溶体催化剂中，Ce与Zr之间形成固溶体，产生更多的氧空位，铈锆固溶体载体协同贵金属Pd提高催化剂在高空速以及水蒸气条件下的催化性能和稳定性。
作为本发明优选的技术方案，CexZr1-xO2载体中0.5≤x≤0.9，例如可以是0.5，0.55，0.6，0.65，0.7，0.75，0.8，0.85，0.9等；所述活性组分Pd的含量为0.8-1.2wt％，例如可以是0.8wt％，0.82wt％，0.86wt％，0.9wt％，0.94wt％，0.97wt％，1.0wt％，1.13wt％，1.18wt％，1.2wt％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用
本发明的目的之三在于提供一种目的之二所述铈锆固溶体催化剂的应用，所述铈锆固溶体催化剂用于甲烷燃烧反应。
值得说明的是，本发明所述铈锆固溶体催化剂催化甲烷燃烧反应时，原料气包括甲烷、氧气、二氧化碳、水蒸气和氮气，甲烷浓度为800-1200ppm，氧气浓度为3-5％，二氧化碳浓度为5-10％，水蒸气含量为5-10％，其余为氮气。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述铈锆固溶体催化剂中，Ce与Zr之间形成固溶体，产生更多的氧空位，铈锆固溶体载体协同贵金属Pd提高其在高空速以及水蒸气条件下的催化性能和稳定性；
(2)本发明所述铈锆固溶体催化剂的制备方法，工艺简单，操作方便，绿色高效。
附图说明
图1为实施例1-3所得催化剂在不同温度下催化甲烷燃烧的甲烷转化率曲线；
图2为实施例1、4、5和对比例1所得催化剂在不同温度下催化甲烷燃烧的甲烷转化率曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法，所述铈锆固溶体催化剂包括Ce0.7Zr0.3O2载体和负载在所述Ce0.7Zr0.3O2载体上的活性组分Pd，所述Ce0.7Zr0.3O2载体为微球形；所述活性组分Pd的含量为1wt％；
所述制备方法包括如下步骤：
(1)将7mmol硝酸铈、3mmol硝酸氧锆、10mmol L-天冬酰胺和60mL水混合后在160℃进行水热反应24h，经过离心后以2℃/min的速率升温至700℃第一焙烧5h，得到Ce0.7Zr0.3O2载体；
(2)将步骤(1)所述Ce0.7Zr0.3O2载体在0.025wt％的硝酸钯溶液中进行浸渍1h，以1gCe0.7Zr0.3O2载体为基准，硝酸钯溶液的用量为90mL；经过旋蒸后以2℃/min的速率升温至600℃第二焙烧5h，得到铈锆固溶体催化剂。
实施例2
本实施例提供了一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法，所述制备方法参照实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中第一焙烧的温度为800℃。
实施例3
本实施例提供了一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法，所述制备方法参照实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中第一焙烧的温度为900℃。
实施例4
本实施例提供了一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法，所述铈锆固溶体催化剂包括Ce0.9Zr0.1O2载体和负载在所述Ce0.9Zr0.1O2载体上的活性组分Pd，所述Ce0.9Zr0.1O2载体为微球形；所述活性组分Pd的含量为1wt％；
所述制备方法参照实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中，硝酸铈为9mmol、硝酸氧锆为1mmol。
实施例5
本实施例提供了一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法，所述铈锆固溶体催化剂包括Ce0.8Zr0.2O2载体和负载在所述Ce0.8Zr0.2O2载体上的活性组分Pd，所述Ce0.8Zr0.2O2载体为微球形；所述活性组分Pd的含量为1wt％；
所述制备方法参照实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中，硝酸铈为8mmol、硝酸氧锆为2mmol。
实施例6
本实施例提供了一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法，所述铈锆固溶体催化剂包括Ce0.6Zr0.4O2载体和负载在所述Ce0.6Zr0.4O2载体上的活性组分Pd，所述Ce0.6Zr0.4O2载体为微球形；所述活性组分Pd的含量为1wt％；
所述制备方法参照实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中，硝酸铈为6mmol、硝酸氧锆为4mmol。
实施例7
本实施例提供了一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法，所述铈锆固溶体催化剂包括Ce0.5Zr0.5O2载体和负载在所述Ce0.5Zr0.5O2载体上的活性组分Pd，所述Ce0.5Zr0.5O2载体为微球形；所述活性组分Pd的含量为1wt％；
所述制备方法参照实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中，硝酸铈为5mmol、硝酸氧锆为5mmol。
实施例8
本实施例提供了一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法，所述铈锆固溶体催化剂包括Ce0.7Zr0.3O2载体和负载在所述Ce0.7Zr0.3O2载体上的活性组分Pd，所述Ce0.7Zr0.3O2载体为微球形；所述活性组分Pd的含量为1.2wt％；
所述制备方法包括如下步骤：
(1)将7mmol硝酸铈、3mmol硝酸氧锆、30mmolL-天冬酰胺和40mL水混合后在120℃进行水热反应36h，经过离心后以5℃/min的速率升温至600℃第一焙烧12h，得到Ce0.7Zr0.3O2载体；
(2)将步骤(1)所述Ce0.7Zr0.3O2载体在0.03wt％的硝酸钯溶液中进行浸渍2h，以1gCe0.7Zr0.3O2载体为基准，硝酸钯溶液的用量为120mL；经过旋蒸后以5℃/min的速率升温至650℃第二焙烧4h，得到铈锆固溶体催化剂。
实施例9
本实施例提供了一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法，所述铈锆固溶体催化剂包括Ce0.7Zr0.3O2载体和负载在所述Ce0.7Zr0.3O2载体上的活性组分Pd，所述Ce0.7Zr0.3O2载体为微球形；所述活性组分Pd的含量为0.8wt％；
所述制备方法包括如下步骤：
(1)将7mmol硝酸铈、3mmol硝酸氧锆、20mmolL-天冬酰胺和80mL水混合后在180℃进行水热反应4h，经过离心后以3℃/min的速率升温至1000℃第一焙烧1h，得到Ce0.7Zr0.3O2载体；
(2)将步骤(1)所述Ce0.7Zr0.3O2载体在0.02wt％的硝酸钯溶液中进行浸渍1.5h，以1gCe0.7Zr0.3O2载体为基准，硝酸钯溶液的用量为100mL；经过旋蒸后以3℃/min的速率升温至550℃第二焙烧6h，得到铈锆固溶体催化剂。
对比例1
本对比例提供了一种氧化铈基催化剂及其制备方法，所述氧化铈基催化剂包括CeO2载体和负载在所述CeO2载体上的活性组分Pd，所述活性组分Pd的含量为1wt％；
所述制备方法参照实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中不加入硝酸氧锆。
对比例2
本对比例提供了一种铈锆固溶体催化剂及其制备方法，所述铈锆固溶体催化剂包括Ce0.7Zr0.3O2载体和负载在所述Ce0.7Zr0.3O2载体上的活性组分Pd，所述Ce0.7Zr0.3O2载体为微球形；所述活性组分Pd的含量为1wt％；
所述制备方法参照实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(1)中将L-天冬酰胺替换成尿素。
将上述实施例与对比例所得催化剂的催化性能进行测试，方法如下：
将0.1g催化剂装填在连续流动微型固定床上，以GHSV＝300,000mL/h·g的质量空速通入混合气，混合气的组成为：1000ppm的CH4，3.5vol.％的O2，6vol.％的CO2，10％的H2O，N2平衡；通过红外烟气分析仪测定尾气中甲烷的浓度随温度的变化；
将上述实施例与对比例催化甲烷燃烧时转化率分别达到50％和90％时的温度T50和T90，以及在500℃的甲烷转化率列于表1。
将实施例1-3所得催化剂催化甲烷燃烧时不同温度下的甲烷转化率曲线列于图1，由图1可以看出，第一焙烧温度为900℃时，催化剂的催化性能最佳。
将实施例1、4、5和对比例1所得催化剂催化甲烷燃烧时不同温度下的甲烷转化率曲线列于图2，由图2可以看出，当CexZr1-xO2载体中x＝0.7时，催化剂的催化性能优于其他配比。
表1
由表1可以得出以下几点：
(1)由实施例1、8-9可以看出，本发明所述铈锆固溶体催化剂中，Ce与Zr之间形成固溶体，产生更多的氧空位，铈锆固溶体载体协同贵金属Pd提高其在高空速以及水蒸气条件下的催化性能和稳定性；
(2)由实施例1与实施例2-3的比较，可以看出，实施例1步骤(1)中第一焙烧的温度为700℃，其低温催化性能优异，T50为425℃，T90为490℃，500℃的甲烷转化率达到92％；相较于实施例1，实施例2步骤(1)中第一焙烧的温度为800℃，其T50为413℃，T90为470℃，500℃的甲烷转化率为95％；相较于实施例1，实施例3步骤(1)中第一焙烧的温度为900℃，其T50为402℃，T90为450℃，500℃的甲烷转化率为97％；
由此可见，不同焙烧温度会导致CexZr1-xO2固溶体的比表面积改变，Ce-Zr之间的结合力改变，从而影响氧空位数量，影响催化性能，900℃焙烧得到的催化剂性能最好；
(3)由实施例1与实施例4-7的比较，可以看出，实施例1中铈锆固溶体催化剂的载体为Ce0.7Zr0.3O2载体；实施例4中铈锆固溶体催化剂的载体为Ce0.9Zr0.1O2载体，其催化性能低于实施例1；实施例5中铈锆固溶体催化剂的载体为Ce0.8Zr0.2O2载体，其催化性能低于实施例1；实施例6中铈锆固溶体催化剂的载体为Ce0.6Zr0.4O2载体，其催化性能低于实施例1；实施例7中铈锆固溶体催化剂的载体为Ce0.5Zr0.5O2载体，其催化性能低于实施例1；对比例1中载体为CeO2载体，其催化性能大幅下降，远低于实施例1；
由此可见，Zr的引入提高了CeO2载体的催化性能；且不同配比的CexZr1-xO2固溶体之间Ce-Zr之间的相互作用力不同，导致催化性能不同，Ce0.7Zr0.3O2载体表现出了最优异的催化性能；
(4)由实施例1与对比例2的比较，可以看出，对比例2在步骤(1)中将L-天冬酰胺替换成尿素，导致催化性能下降，T50和T90均高于实施例1，500℃的甲烷转化率低于实施例1。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种铈锆固溶体催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将硝酸铈、硝酸氧锆、L-天冬酰胺和水混合后进行水热反应，依次经过第一次固液分离和第一焙烧，得到CexZr1-xO2载体，其中，0.5≤x≤0.9；
(2)将步骤(1)所述CexZr1-xO2载体在钯源溶液中进行浸渍，依次经过第二次固液分离和第二焙烧，得到铈锆固溶体催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述硝酸铈和硝酸氧锆的摩尔比为x:(1-x)，0.5≤x≤0.9；
优选地，步骤(1)所述L-天冬酰胺与所述硝酸铈和硝酸氧锆之和的摩尔比为(1-3):1；
优选地，以10mmol的硝酸铈和硝酸氧锆为基准，步骤(1)所述水的用量为40-80mL。
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)所述水热反应的温度为120-180℃；
优选地，步骤(1)所述水热反应的时间为4-36h；
优选地，步骤(1)所述第一次固液分离的方式为离心。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一焙烧的温度为600-1000℃；
优选地，步骤(1)所述第一焙烧的升温速率为2-5℃/min；
优选地，步骤(1)所述第一焙烧的时间为1-12h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述钯源溶液中钯源包括硝酸钯；
优选地，步骤(2)所述钯源溶液中钯源的含量为0.02-0.03wt％；
优选地，以1g CexZr1-xO2载体为基准，步骤(2)所述载体钯源溶液的用量为90-120mL。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述浸渍的温度为10-30℃；
优选地，步骤(2)所述浸渍的时间为1-2h；
优选地，步骤(2)所述第二次固液分离的方式为旋蒸。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第二焙烧的温度为550-650℃；
优选地，步骤(2)所述第二焙烧的升温速率为2-5℃/min；
优选地，步骤(2)所述第二焙烧的时间为4-6h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将硝酸铈、硝酸氧锆、L-天冬酰胺和水混合后在120-180℃进行水热反应4-36h，经过离心后以2-5℃/min的速率升温至600-1000℃第一焙烧1-12h，得到CexZr1-xO2载体；
其中，硝酸铈和硝酸氧锆的摩尔比为x:(1-x)，0.5≤x≤0.9；L-天冬酰胺与所述硝酸铈和硝酸氧锆之和的摩尔比为(1-3):1；以10mmol的硝酸铈和硝酸氧锆为基准，水的用量为40-80mL；
(2)将步骤(1)所述CexZr1-xO2载体在0.02-0.03wt％的硝酸钯溶液中进行浸渍1-2h，以1gCexZr1-xO2载体为基准，硝酸钯溶液的用量为90-120mL；经过旋蒸后以2-5℃/min的速率升温至550-650℃第二焙烧4-6h，得到铈锆固溶体催化剂。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述制备方法得到的铈锆固溶体催化剂，其特征在于，所述铈锆固溶体催化剂包括CexZr1-xO2载体和负载在所述CexZr1-xO2载体上的活性组分Pd，其中，0.5≤x≤0.9；所述CexZr1-xO2载体为微球形，所述活性组分Pd的含量为0.8-1.2wt％。
10.一种权利要求9所述铈锆固溶体催化剂的应用，其特征在于，所述铈锆固溶体催化剂用于甲烷燃烧反应。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 沈铸睿: "配合物为前躯体的多孔稀土氧化物的制备与表征", pages 020 - 99 * |
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