專利名稱：一種Cu/ZrO₂催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化劑的制備方法，特別涉及一種Cu/Zr02催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
ZrO2具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。例如其高溫性能好，抗腐蝕性強，可用于陶瓷及耐火材料。ZrO2也是唯一一種同時具有酸性、堿性、氧化性及還原性的金屬氧化物，表面和內(nèi)部均容易產(chǎn)生氧空位，可與活性組分產(chǎn)生強烈的相互作用，具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在許多體系中均表現(xiàn)出良好的催化性能，特別是在CO氧化、NO還原等反應(yīng)中也表現(xiàn)出良好的催化性能，引起人們的廣泛關(guān)注。但ZrO2與將來最有可能代替貴 金屬的銅組合后，其制備方法仍然采用負(fù)載貴金屬時常用的浸潰、沉淀等多步合成法，這些方法存在周期長，原料利用率低，制備的Cu/ ZrO2催化劑對N0+C0反應(yīng)活性低的缺點，因此如何簡化合成步驟且得到一種有利于活性物種高分散的催化劑是其制備中關(guān)鍵的因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有Cu/Zr02催化劑合成方法中效率低、對N0+C0反應(yīng)活性低的問題，提供了一種Cu/ ZrO2催化劑的制備方法。本發(fā)明Cu/Zr02催化劑的制備方法如下(I)將硝酸銅、正丙醇鋯和檸檬酸溶解在蒸餾水中，得到金屬離子濃度為O. 05 O. 15mol/L的水溶液；(2)將濃度為40 80g/L的聚乙二醇水溶液滴入步驟一得到的水溶液中，攪拌8 12h，得混合溶液；(3)將混合溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)制得凝膠，再將凝膠在60 80°C的真空烘箱中干燥6 12h，得到前驅(qū)體粉末；(4)將前驅(qū)體粉末在400 600°C的馬弗爐中焙燒4 6h，即得Cu/ZrO 2催化劑。所述步驟(I)中水溶液中Cu2+與Zr4+的摩爾比為O. 25 O. 4 :1，所述Zr4+與檸檬酸的摩爾比為1:1 2。所述步驟(2)中Zr4+與聚乙二醇之摩爾比為O. 01 2 4g ;所述聚乙二醇的分子量為 2000 20000。本發(fā)明方法采用聚乙二醇輔助的一步溶膠凝膠法制備出應(yīng)用于催化N0+C0反應(yīng)的高活性催化劑。通過加入表面活性劑制備出具有孔結(jié)構(gòu)的催化材料，同時能很大程度上提高其比表面積，增加了催化劑的活性位，使本發(fā)明制備得到的仏/^汍催化劑即使在高空速下也表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。本發(fā)明的催化劑應(yīng)用于催化CO還原NO反應(yīng)，反應(yīng)氣NO和CO濃度分別為4000ppm和5000ppm，He作平衡氣，空速為50000 IT1時，在200 300°C的條件下，NO和CO的轉(zhuǎn)化率在70 100%。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式中Cu/Zr02催化劑的制備方法如下(I)將O. 0025mol硝酸銅和O. Olmol正丙醇鋯與O. Olmol檸檬酸溶解在IOOmL蒸餾水中；(2)將50ml聚乙二醇濃度為40g/L的聚乙二醇水溶液滴入步驟(I)得到的水溶液中，攪拌8h，得混合溶液；(3)將混合溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)制得溶膠，再將溶膠在80°C的真空烘箱中干燥6h，得到前軀體粉末；(4)將前軀體粉末在450°C的馬弗爐中焙燒6h，即得Cu/Zr02催化劑；其中步驟(2)所述聚乙二醇的分子量力20000。將本實施方式制備的Cu/Zr02催化劑應(yīng)用于催化CO還原NO反應(yīng)，反應(yīng)氣NO和CO濃度分別為4000ppm和5000ppm，He作平衡氣，空速為50000 h ―1時，氣相色譜檢測反應(yīng)，測試溫度為200°C，250°C和300°C的條件下，NO的轉(zhuǎn)化率分別為77%. 96%和100%。
具體實施方式
二 本實施方式中Cu/Zr02催化劑的制備方法如下(I)將O. 004mol硝酸銅和O. Olmol正丙醇鋯與O. 015mol檸檬酸溶解在IOOmL蒸餾水中；(2)將50ml聚乙二醇濃度為60g/L的聚乙二醇水溶液滴入步驟(I)得到的水溶液中，攪拌12h，得混合溶液；(3)將混合溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)制得溶膠，再將溶膠在60°C的真空烘箱中干燥12h，得到前軀體粉末；(4)將前軀體粉末在450°C的馬弗爐中焙燒12h，即得Cu/Zr02催化劑；其中步驟
(2)所述聚乙二醇的分子量力10000。將本實施方式制備的Cu/Zr02催化劑應(yīng)用于催化CO還原NO反應(yīng)，反應(yīng)氣NO和CO濃度分別為4000ppm和5000ppm，He作平衡氣，空速為50000 h ―1時，氣相色譜檢測反應(yīng)，測試溫度為200°C，250°C和300°C的條件下，NO的轉(zhuǎn)化率分別為73%. 94%和100%。
具體實施方式
三本實施方式中Cu/Zr02催化劑的制備方法如下(I)將O. 0035mol硝酸銅和O. Olmol正丙醇鋯與O. 02mol檸檬酸溶解在蒸餾水中；(2)將50ml聚乙二醇濃度為80g/L的聚乙二醇水溶液滴入步驟(I)得到的水溶液中，攪拌8h，得混合溶液；(3)將混合溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)制得溶膠，再將溶膠在80°C的真空烘箱中干燥6h，得到前軀體粉末；(4)將前軀體粉末在450°C的馬弗爐中焙燒8h，即得Cu/Zr02催化劑；其中步驟(2)所述聚乙二醇的分子量力8000。將本實施方式制備的Cu/Zr02催化劑應(yīng)用于催化CO還原NO反應(yīng)，反應(yīng)氣NO和CO濃度分別為4000ppm和5000ppm，He作平衡氣，空速為50000 h ―1時，氣相色譜檢測反應(yīng)，測試溫度為200°C，250°C和300°C的條件下，NO的轉(zhuǎn)化率分別為71%. 91%和100%。
權(quán)利要求
1.一種Cu/Zr02催化劑的制備方法，其特征在于制備方法如下 (O將硝酸銅、正丙醇鋯和檸檬酸溶解在蒸餾水中，得到金屬離子濃度為O. 05 O. 15mol/L的水溶液； (2)將濃度為40 80g/L的聚乙二醇水溶液滴入步驟(I)得到的水溶液中，攪拌8 12h，得混合溶液； (3)將混合溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)制得凝膠，再將凝膠在60 80°C的真空烘箱中干燥6 12h，得到前驅(qū)體粉末； (4)將前驅(qū)體粉末在400 600°C的馬弗爐中焙燒4 6h，即得Cu/ZrO2催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Cu/Zr02催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中水溶液中Cu2+與Zr4+的摩爾比為O. 25 O. 4 :1，所述的Zr4+與檸檬酸的摩爾比為1:1 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Cu/Zr02催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中Zr4+與聚乙二醇摩爾比為O. 01 2 4g，所述聚乙二醇的分子量為2000 20000。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Cu/ZrO2催化劑的制備方法，其制備方法是將硝酸銅、正丙醇鋯和檸檬酸溶解在蒸餾水中，滴入聚乙二醇水溶液，然后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)制得溶膠，再將溶膠干燥得到前驅(qū)體粉末，然后前驅(qū)體粉末在400～600℃的馬弗爐中焙燒4～6h，即得Cu/ZrO2催化劑。本發(fā)明的催化劑應(yīng)用于催化CO還原NO反應(yīng)，反應(yīng)溫度為200～300℃時，NO和CO的轉(zhuǎn)化率在70～100%。
文檔編號B01J23/72GK103007939SQ20121054096
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者銀鳳翔, 陳標(biāo)華, 李國儒, 王亮, 陳丹 申請人:北京化工大學(xué)常州先進(jìn)材料研究院