一种以环氧化合物为凝胶促进剂制备块状氧化铈气凝胶的方法技术

本发明专利技术公开了一种以环氧化合物为凝胶促进剂通过溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种以环氧化合物为凝胶促进剂制备块状氧化铈气凝胶的方法


[0001]本专利技术涉及气凝胶制备
，特别涉及一种以环氧化合物为凝胶促进剂制备块状氧化铈气凝胶的方法。

技术介绍

[0002]研究表明，二氧化铈催化CO氧化反应遵循Mars
‑
van Krevelen机理，即二氧化铈表面的晶格氧氧化CO被消耗后形成空穴，大气中的氧或者体相晶格氧在氧空位活化后继续氧化CO。
[0003]近年来，在较低温度下实现CO的氧化备受关注。而CeO2基材料非常适合CO氧化反应。二氧化铈(CeO2)是一种黄白色的稀土氧化物，其晶体结构为萤石型。二氧化铈在不同的氧化还原条件下，铈离子易实现三价与四价之间的转换，从而赋予二氧化铈很高的储氧能力。二氧化铈晶体中的Ce
3+
越多，形成的氧缺陷就越多，在含氧量较少的条件下，二氧化铈可以失去部分晶格氧，从而形成很多的氧空位。当氧含量很高时，二氧化铈又可以储存大量的氧，因此二氧化铈具有很强的氧化还原能力。其中CeO2的比表面积、结构缺陷和氧空位对CO氧化均有重要影响。例如，Zhang等人比较了两种不同CeO2的一维纳米材料的CO氧化性能，得出CeO2单壁/多壁空心微球可以在230℃使CO的转化率达到100％，而块体CeO2完成同样的转化率需要在500℃，这是由于空心微球结构为CO氧化提供了更多的有效可用氧和氧缺陷[Zhang Y,Cheng T,Hu Q,Fang Z,Han K,Study of the Preparation and Properties of CeO2Single/Multiwall Hollow Microspheres,Journal of Materials Research,2011,22,1472
‑
1478]。此外，CeO2被认为是最好的煤烟燃烧催化剂之一，可显著降低反应温度。
[0004]CeO2具有较好的储氧能力和良好的离子电导率等优点。CeO2最重要的特性是它的储氧能力。很明显，这种特性与CeO2材料表面晶格的氧迁移能力有关，从表面到体部的氧空位浓度逐渐降低，这种梯度使晶格氧从外扩散到表面，氧离子将Ce
4+
还原为Ce
3+
，导致表面氧空位的产生，从而使这种材料适用于大多数电化学和光化学应用。此外，众所周知纳米颗粒的催化活性都在很大程度上依赖于其材料的尺寸和形貌，因此，调控CeO2纳米多孔材料的尺寸和形貌成为研究的热点。
[0005]利用先进的合成技术，研究者们可以合理地设计合成具有特定形貌、大小、结构、组分、晶面的高效二氧化铈催化剂。为了研究CeO2形貌和催化性能的关系，研究者们合成了各种不同形貌，结构新颖的CeO2纳米材料，包括棒状[Li,J.；Zhang,Z.；Tian,Z.；Zhou,X.；Zheng,Z.；Ma,Y.；Qu,Y.,Low pressure induced porous nanorods of ceria with high reducibility and large oxygen storage capacity:synthesis and catalytic applications.Journal of Materials Chemistry A 2014,2(39),16459
‑
16466]、球形[Yang,F.；Wei,J.；Liu,W.；Guo,J.；Yang,Y.,Copper doped ceria nanospheres:surface defects promoted catalytic activity and a versatile approach.Journal of Materials Chemistry A 2014,2(16),5662
‑
5667]、立方体[Wu,Q.；Zhang,F.；Xiao,P.；
Tao,H.；Wang,X.；Hu,Z.；L
ü
,Y.,Great influence of anions for controllable synthesis of CeO2nanostructures:from nanorods to nanocubes.The Journal of Physical Chemistry C 2008,112(44),17076
‑
17080]、片状[Huang,Y.C.；Long,B.；Tang,M.N.；Rui,Z.B.；Balogun,M.
‑
S.；Tong,Y.X.；Ji,H.B.,Bifunctional catalytic material:an ultrastable and high
‑
performance surface defect CeO2nanosheets for formaldehyde thermal oxidation and photocatalytic oxidation.Applied Catalysis B:Environmental 2016,181,779
‑
787]、管状[Wan,C.；Cheng,D.G.；Chen,F.Q.；Zhan,X.L.,Fabrication of CeO
2 nanotube supported Pt catalyst encapsulated with silica for high and stable performance.Chemical Communications 2015,51(48),9785
‑
9788]和纤维状[Lu,P.；Qiao,B.；Lu,N.；Hyun,D.C.；Wang,J.；Kim,M.J.；Liu,J.；Xia,Y.,Photochemical deposition of highly dispersed Pt nanoparticles on porous CeO
2 nanofibers for the water
‑
gas shift reaction.Advanced Functional Materials 2015,25(26),4153
‑
4162]。CeO2形貌尺寸上的不同往往会导致晶体表面原子排布、能级结构、界面性质等的差异，进而影响材料的物理化学性质。例如，Guo等[Hu,Z.；Liu,X.；Meng,D.；Guo,Y.；Guo,Y.；Lu,G.,Effect of ceria crystal plane on the physicochemical and catalytic properties of Pd/ceria for CO and propane oxidation.ACS Catalysis 2016,6(4),2265
‑
2279]研究了负载Pd的CeO2催化剂不同晶面对CO和丙烷催化氧化的性能。研究发现，被(1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以环氧化合物为凝胶促进剂制备块状氧化铈气凝胶的方法，其特征在于，具体制备步骤如下：1)将无机或有机金属铈盐溶于无水乙醇中，配置金属铈盐前驱体溶液，其中金属铈盐浓度为0.01
‑
10.0mol/L；2)分别将不同含量且不同种类的添加剂添加至金属铈盐前驱体溶液中；所述添加剂为甲酰胺、不同分子量的聚乙烯醇、不同分子量的聚丙烯酸中的一种或多种；3)将环氧化合物溶液加入到步骤2)所得溶液中，快速搅拌，密封后放入25
‑
70℃环境中处理一定时间后，得到湿凝胶；所述环氧化合物溶液与步骤2)所得溶液的体积比为1/100
‑
1/1；4)在25
‑
70℃温度下将所得的湿凝胶浸没在老化液中，老化处理2
‑
7d；所述的老化液为异丙醇，无水乙醇或无水甲醇中的一种或多种；5)将老化处理后的湿凝胶放入到超临界干燥装置的高压反应釜中，采用乙醇或二氧化碳作为超临界介质，进行超临界干燥，其中乙醇超临界干燥的温度为260
‑
300℃，保温时间为10
‑
120min，压力为7
‑
12MPa；二氧化碳超临界干燥的温度为45
‑
75℃，保温时间为90
‑
150min，压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓青，洪樟连，支明佳，夏尚，
申请(专利权)人：滁州学院，
类型：发明
国别省市：