CN1278770C - 纳米级铈镁复合氧化物催化剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的铈镁复合氧化物催化剂比例为：Ce摩尔比为0.1-0.9，Mg摩尔比为0.9-0.1。以金属硝酸盐为原料，采用高分子表面修饰剂和正丁醇共沸蒸馏的方法制备。本发明制备工艺简单，制得的粉体具有粒径小，比表面大，对甲烷的燃烧性能高等特点。
Description
技术领域 本发明涉及一种纳米级铈镁复合氧化物，特别是涉及纳米级铈镁复合氧化物催化剂及其制备方法。
技术背景 二氧化铈具有广泛的应用，如用于发光材料、催化剂、电子陶瓷、玻璃的抛光等，对其的研究已形成热点，其超微化可望有新的性质及应用。二氧化铈纳米材料的制备已有报道。目前制备方法主要有物理法和化学法两大类，物理法制备难度大，能耗和成本高，化学法的特点使制备过程可控、成本低、方便。目前采用化学法制备有共沉淀法、溶胶凝胶法、气相沉淀法等，采用这些方法制备的复合氧化物粉体，在高温条件下易产生团聚从而影响性能。由于碱土金属具有较好的抗烧结性能，但在二氧化铈氧化物中掺杂镁制备成铈镁复合氧化物还未见报导。本发明采用聚合物前驱体法制备出粒度小、分散性好的铈镁复合氧化物纳米材料，在1000℃高温条件焙烧2小时后，粒子仍保持在纳米级。该纳米粉体可以作为耐高温构件和甲烷燃烧催化剂载体的涂覆材料。
发明内容 本发明的目的是提供一种合成超细粒子铈镁复合氧化物催化剂。
本发明提供的纳米级铈镁复合氧化物催化剂，分子式为CexMg1-xOz，铈镁复合氧化物的比例为：Ce摩尔比为0.1-0.9，Mg摩尔比为0.9-0.1。
本发明提供的纳米级铈镁复合氧化物催化剂的制备方法，以金属硝酸盐为原料，采用高分子表面修饰剂和正丁醇共沸蒸馏的合成方法。
铈镁复合氧化物催化剂的制备，其步骤为：
1.将原料硝酸铈、硝酸镁，Ce∶Mg按一定的比例加适量水溶解，待用。
2.在含聚乙二醇的水溶液中缓慢滴加Ce∶Mg混合溶液，在磁力搅拌条件下用氨水调节溶液的pH值达一定值。
3.将溶液在-5-0℃条件下凝胶，保持20-30小时，抽滤除去溶剂，与正丁醇共沸蒸馏。
4.在500-650℃温度，空气氛条件下焙烧2-6小时，制得本发明的催化剂。
本发明工艺过程简单，制得的粉体具有粒径小，比表面大，对甲烷的燃烧性能高等特点。合成的粉体比表面高(78m2/g)，平均粒径达纳米级(小于10nm)，分散性好，经1000℃高温焙烧2小时后，平均粒晶仍保持在10-20nm左右，对甲烷的燃烧反应温度在510℃即可达50％的转化率。
具体实施方式 实施例1
参照上述的制备步骤
称取Ce(NO3)3·6H2O，Mg(NO3)2·6H2O，加适量水溶解，待用。上述物质的摩尔比为：X∶1-X(X＝0.1-0.9)。
在含聚乙二醇(分子量为6000-20000)重量百分比为1-10wt％的水溶液中缓慢滴加(1)所述的混合溶液，在磁力搅拌条件下，用氨水调节溶液的pH值等于8-10时，停止滴加。
继续搅拌上述溶液10-20分钟后，将溶液保持在-5-0℃条件下，保持时间为20-30小时。
将该溶液抽滤除去溶剂，取固体溶于过量正丁醇中，正丁醇溶剂用量为铈镁前驱体干凝胶重量的1-10倍，在三颈瓶中加热，当达到93-100℃时，共沸物被蒸出，待水份完全脱除后，温度迅速升到正丁醇的沸点118℃，在此条件下继续回流0.25-1.0h，然后蒸干正丁醇，得淡黄色粉体。
将此粉体在500-650℃下焙烧2-6小时，即可获得本发明的CexMg1-xOz复合氧化物粉体。
实施例2
铈镁复合氧化物粉体制备的一个具体实施例，其步骤为：
(1)按Ce∶Mg的比例为Ce为X，Mg为1-X(X＝0.1-0.9)的摩尔比计算称取1.03-10.3gCe(NO3)3·6H2O，8.06-0.9g Mg(NO3)2·6H2O，加适量水溶解，待用。
(2)在100ml含聚乙二醇(分子量20000)5g的水溶液中缓慢滴加①所述的混合溶液，在磁力搅拌条件下，用浓度为10-30％氨水调节溶液的pH值等于9-10时，停止滴加。
(3)继续搅拌15分钟后，将溶液保持在-5℃条件下保持24小时。
(4)然后将该溶液抽滤除去溶剂，取固体溶于过量正丁醇中，正丁醇溶剂用量为铈镁前驱体干凝胶重量的3-5倍，在三颈瓶中加热，当达到93-100℃时，共沸物被蒸出，待水份完全脱除后，温度迅速升到正丁醇的沸点118℃，在此条件下继续回流0.5h，然后蒸干正丁醇，得淡黄色粉体。
(5)将此粉体在600℃下焙烧2h，制得Ce0.1Mg0.9Oz复合氧化物粉体。
Claims (4)
1、一种纳米级铈镁复合氧化物催化剂，分子式为CexMg1-xOz，其特征是铈镁复合氧化物的比例为：Ce摩尔比为0.1-0.9，Mg摩尔比为0.9-0.1，以金属硝酸盐为原料，采用高分子表面修饰剂聚乙二醇和正丁醇共沸蒸馏的合成方法制备，其步骤为：
将原料硝酸铈、硝酸镁，以Ce摩尔比为0.1-0.9，Mg摩尔比为0.9-0.1比例加适量水溶解，待用；
在含聚乙二醇的水溶液中缓慢滴加Ce∶Mg混合溶液，在磁力搅拌条件下用氨水调节溶液的pH值等于8-10时，停止滴加；
将溶液冷却至温度为-5-0℃，凝胶时间为20-30小时，抽滤除去溶剂，与正丁醇共沸蒸馏，然后蒸干正丁醇，得淡黄色粉体；
将此粉体在500-650℃温度，空气氛条件下焙烧2-6小时，制得本发明的催化剂。
2、根据权利要求1所述的纳米级铈镁复合氧化物催化剂的制备方法，其特征是所述的高分子表面修饰剂为聚乙二醇，分子量为6000-20000。
3、根据权利要求1所述的纳米级铈镁复合氧化物催化剂的制备方法，其特征是所述的聚乙二醇的水溶液中，聚乙二醇重量百分比为1-10wt％。
4、根据权利要求1所述的纳米级铈镁复合氧化物催化剂的制备方法，其特征是所述的正丁醇溶剂用量为铈镁前驱体干凝胶重量的1-10倍。
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