CuO/Ce-Mn-O催化剂的制备方法及该催化剂的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护技术领域，涉及CuO/Ce-Mn-O催化剂的制备方法及该催化剂的应用。
【背景技术】
[0002]在汽车尾气中含有大量的C0气体，C0是一种对血液和神经系统毒性很强的污染物，会对人类的身体健康和生活环境造成极大的伤害。C0氧化是处理汽车尾气的主要反应之一，制备良好的C0氧化催化剂成为当今环保研究的重要课题。
[0003]Ce02是稀土氧化物中活性最尚，研究最多的催化剂。它具有独特的晶体结构，$父尚的储放氧的能力，因此具有较强的氧化还原性能。Ce02作为载体有效的分散负载的金属氧化物，增加催化剂热稳定性能。但是&02单独作为催化剂载体时，催化活性并不高。目前，为了提高催化活性，采用不同的技术对&02进行改性或负载，提高催化活性。
[0004]现今，多数研究都是通过掺杂一些稀土元素、过渡金属元素来改性Ce02，或者负载一些贵金属或过渡金属氧化物，通过增加它的晶格缺陷，增加氧空位，增大比表面，改变晶粒粒度，从而提高催化活性。过渡金属氧化物作为活性组分具有较好的低温活性，其中锰的氧化物尤为突出，这主要是由于MnOx种类和相应的元素价态较多，不同晶型和价态的MnOx在反应中可以相互转化，有利于氧化还原反应的进行。Xing等【Ceram.1nt.41 (2015)4675 - 4682】报道采用水热法合成&-111-0:!复合物，C0氧化催化活性得到了提高。但是C0转化率达到100%时，所需要的催化温度为260-280°C。Chen等【Adv.Funct.Mater.2012, 22，3914 - 3920】报道合成的Ce_Mn复合氧化物CO氧化催化活性较纯Ce02、Mn02和机械混合的Ce02-Mn02混合物要高很多。但是催化活性温度还是较高。因为CuO在氧化还原反应中也表现出高活性，甚至可以与贵金属媲美。可以通过负载或者复合CuO提高C0催化氧化活性。ΖΗΑ0等【J.Rare.Earth Vol.33，N0.6，Jun.2015，P.604】报道采用硝酸盐和尿素混合后煅烧的方法合成Ce-Mn-0x复合物，再通过浸渍法负载CuO，获得Cu0/Ce-Mn-0x复合物。催化活性得到很大的提高，但是C0转化率为100%时，即使利用最佳的配比，C0催化氧化反应时温度仍旧为175°C。综上所述，随着更深入的研究，对C0催化反应过程中催化活性虽然能得到进一步的提升，但是，其在利用上述所述催化剂进行催化反应时，反应温度都比较高。反应温度高一方面使得催化反应较难进行、操作难度大，另一方面使得所需的反应设备要求较高，增加了反应成本，同时高温耗能大。因此，亟需一种催化活性高、催化性能好，催化反应过程温度较易实现的催化剂对C0进行催化反应。
[0005]公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种采用硝酸铈溶液(Ce(N03)3溶液)、硝酸锰溶液(Μη (Ν03) 2溶液)为原料，氨水为沉淀剂，以共沉淀法制备Ce-Μη-Ο载体，然后通过浸渍法负载CuO，得到CuO/Ce-Mn-O催化剂的方法，并将所得催化剂应用于C0氧化。由于Mnx+价态的多变性，掺杂Mnx+于CeO 2载体后再负载CuO，显著提高了 C0催化氧化活性。
[0007]为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下:
[0008]CuO/Ce-Mn-O催化剂的制备方法，包含以下操作步骤:
[0009](1) Ce-Μη-Ο载体的制备:将Ce (N03) 3溶液和Mn (NO 3) 2溶液按Ce:Mn摩尔比为10:
0.5?10:10的比例混合，即得混合液，搅拌，然后将混合液pH值调至10?12，持续搅拌，静置12?18h后，离心分离，取沉淀物，洗涤沉淀物至中性，所得沉淀物干燥、研磨后煅烧，即得Ce_Mn_0载体；
[0010](2) CuO/Ce-Mn-O催化剂的制备:称取lg步骤(1)中所得Ce-Μη-Ο载体，加入Cu (N03) 2溶液，搅拌，油浴至水蒸干后进行干燥、研磨，再煅烧，即得CuO/Ce-Mn-O催化剂。[0011 ] 优选的是，步骤(1)中所述的Ce (N03) 3溶液摩尔浓度为0.08mol/L, Mn (NO 3) 2溶液摩尔浓度为0.8mol/Lo
[0012]优选的是，步骤(1)中在搅拌下，将摩尔浓度为lmol/L的氨水逐滴加入混合液中，调节至pH = 10?12，持续搅拌3h，静置12?18h。
[0013]优选的是，步骤(1)中离心所得沉淀物保持温度为60°C干燥24h后研磨，并放入500 °C下煅烧3h，即得Ce-Μη-Ο载体。
[0014]优选的是，步骤⑵中所述的Cu(N03)2溶液摩尔浓度为0.lmol/L，用量为15.lmL，即CuO的负载量为12%。
[0015]优选的是，步骤(2)中搅拌lh，油浴温度为110°C。
[0016]优选的是，步骤(2)中干燥温度为60°C，干燥24h后研磨。
[0017]优选的是，步骤⑵中煅烧温度为450°C，煅烧4h。
[0018]优选的是，上述制备所得CuO/Ce-Mn-O催化剂应用于C0催化氧化反应。
[0019]一种利用上述制备所得CuO/Ce-Mn-O催化剂应用于C0催化氧化反应，C0催化氧化反应温度为85?100 °C。
[0020]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0021]本发明制备所得的CuO/Ce-Mn-O催化剂，是以Μη掺杂Ce02S载体，再负载CuO的复合氧化物所得；本发明催化剂在C0催化氧化反应催化活性非常高，催化氧化反应时能使C0转化率达到100%，而且催化氧化反应时温度低，易实现；同时本发明制备方法简捷、易操作、成本低。
【附图说明】
[0022]图1是根据本发明一系列CuO/Ce-Mn-O催化剂的XRD图谱。
[0023]图2是根据本发明一系列CuO/Ce-Mn-O催化剂的C0氧化活性测试的C0转化率图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。Ce (N03) 3.6H20、50 %的Μη (Ν03) 2溶液皆在市场上购买所得。
[0025]Ce (N03) 3溶液、Mn (NO 3) 2溶液配制过程:
[0026]用Ce (Ν03) 3.6Η20与蒸馏水配制0.08mol/L的Ce (N03) 3溶液，备用；用质量分数为50 %的Μη (Ν03) 2溶液配制成0.8mol/L的Mn (NO 3) 2溶液，备用。
[0027]实施例1
[0028](1) Ce-Μη-Ο载体的制备:将上述配制所得摩尔浓度为0.08mol/L Ce (N03) 3溶液和摩尔浓度为0.8mol/L Μη(Ν03)2溶液，按Ce:Mn摩尔比为10:0.5的比例放入烧杯中混合，即得混合液，在搅拌下，将摩尔浓度为lmol/L的氨水逐滴加入混合液中，调节混合液pH值至11，将烧杯放置在磁力搅拌器上常温持续搅拌3h，静置18h后，离心机离心分离，取沉淀物，用去离子水洗涤沉淀物至中性，再用离心机离心，所得沉淀物放入60°C烘箱中干燥24h后研磨，研磨所得物质放入马弗炉中保持温度为500°C煅烧3h，即得Ce-Μη-Ο载体；
[0029](2)Cu0/Ce-Mn-0催化剂的制备:称取lg步骤(1)中制备所得Ce-Μη-Ο载体放入烧杯中，加入摩尔浓度为0.lmol/L的Cu(N03)2溶液15.lmL，即CuO的负载量为12%，搅拌lh，然后将烧杯放入温度为110°C油浴中加热至烧杯内物质的水蒸干，所得物质放入60°C烘箱干燥24h，取出研磨，再放入马弗炉中控制温度为450°C煅烧4h，即得CuO/Ce-Mn-O催化剂。
[0030]实施例2
[0031](1) Ce-Μη-Ο载体的制备:将上