本發(fā)明涉及一種復(fù)合金屬氧化物的制備領(lǐng)域，具體的說涉及一種氧化鈷負(fù)載鈰錳復(fù)合氧化物及制備和應(yīng)用，屬于材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

人們生活水平的提高，使得環(huán)境保護(hù)日益受到人們的廣泛關(guān)注。隨著近年來汽車保有量的增加，汽車排放尾氣對(duì)人類健康的危害越來越大。這其中，尤以汽車?yán)鋯?dòng)時(shí)燃料不完全燃燒產(chǎn)生的CO排放量較大，嚴(yán)重影響環(huán)境。

通常情況下，治理汽車尾氣所用的三效催化劑通常需要達(dá)到一定溫度（一般300 ℃），才能將產(chǎn)生的CO完全燃燒掉。而汽車啟動(dòng)后常需要3-10分鐘才可以達(dá)到該溫度，這段時(shí)間內(nèi)CO不能夠完全燃燒，將直接排放到大氣中。另外，考慮到汽車啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度會(huì)逐漸升高，需要開發(fā)在低溫下可使CO完全氧化又能夠耐受較高溫度的催化劑。 現(xiàn)在常用的催化劑為Pt–Pd–Rh貴金屬，價(jià)格較高，限制其廣泛應(yīng)用。

基于對(duì)經(jīng)濟(jì)的考慮，人們一直在努力用非貴金屬代替貴金屬作為CO 氧化反應(yīng)的催化劑。氧化鈷基催化劑是一類具有優(yōu)異性能的CO氧化催化劑，但目前的制備方法一般需要加入表面活性劑如十二烷基磺酸鈉等才可獲得比較好的低溫活性，而且通常情況下，氧化鈷基材料耐高溫性能較差。鈰錳復(fù)合氧化物相對(duì)氧化鈷基材料低溫性能較差，但其具有較高的耐高溫性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單的方法，通過向氧化鈷中負(fù)載鈰錳復(fù)合氧化物，提高氧化鈷的低溫氧化活性，具體為一種氧化鈷負(fù)載鈰錳復(fù)合氧化物的制備方法。通過將鈰錳復(fù)合金屬氧化物分散到氧化鈷上，一方面通過氧化鈷的促進(jìn)作用，提高鈰錳復(fù)合氧化物的性能，另一方面，通過形成的金屬載體相互作用，提高材料的耐高溫性能。通過氧化鈷和鈰錳氧化物相互促進(jìn)的方式制備了新穎的催化劑，實(shí)現(xiàn)材料的性能互補(bǔ)，提高氧化鈷的耐高溫性能，同時(shí)促進(jìn)鈰錳氧化物的低溫氧化性能。該方法具有原料便宜、操作簡(jiǎn)單、可規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，無需任何表面活性劑，制備的氧化鈷負(fù)載鈰錳復(fù)合氧化物汽車尾氣中CO的催化燃燒表現(xiàn)出較好的催化效果。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種氧化鈷負(fù)載鈰錳復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，制備氧化鈷

稱取一定量的硝酸鈷在50℃水浴下溶于無水乙醇溶劑中，攪拌溶解，溶液的濃度為1mol/L；另稱取一定量二水合草酸于50℃水浴下溶于無水乙醇溶劑中，攪拌溶解，配成2 mol/L的溶液；待全部溶解后，在50℃水浴攪拌下將以上兩種溶液同時(shí)滴入第三支燒杯中，并繼續(xù)攪拌至溶膠狀，經(jīng)鼓風(fēng)烘箱70℃干燥12 h后研磨，置于馬弗爐中焙燒，以2 ℃/min的速率升至500 ℃，并保持4 h，即得氧化鈷；

第二步，氧化鈷負(fù)載鈰錳復(fù)合氧化物的制備

稱取一定量的六水合硝酸鈰（Ce(NO₃)₂·6H₂O）和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的硝酸錳溶液在50℃水浴下溶于無水乙醇溶劑中，其中金屬鈰和金屬錳的摩爾比為2:1，金屬的總摩爾濃度為1.0 mol/L，攪拌溶解。稱取一定量二水合草酸在50℃水浴下溶于無水乙醇中，摩爾濃度為1.0 mol/L，攪拌溶解；稱取第一步制備的氧化鈷和甘油在50℃水浴下分散于無水乙醇溶劑中，每毫升無水乙醇對(duì)應(yīng)氧化鈷的質(zhì)量為3.0 g；鈰錳的總摩爾數(shù)與甘油的摩爾比為1:2，將以上金屬溶液和草酸溶液在50℃水浴攪拌下同時(shí)滴入氧化鈷的分散液中，待全部滴完后繼續(xù)攪拌至溶膠狀后置于70℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥12 h后研磨，置于馬弗爐中，以2℃/min的升溫速率從室溫升溫至500℃，并保持3 h，即得不同負(fù)載量的二氧化鈦負(fù)載的鈷錳復(fù)合氧化物。

所用金屬錳和金屬鈷的總摩爾量與二水合草酸的摩爾比為1:1.2。

氧化鈷負(fù)載的鈷錳復(fù)合氧化物的負(fù)載量為10-50%。

一種氧化鈷負(fù)載鈰錳復(fù)合氧化物，其特征在于，根據(jù)上述任一所述方法制備得到，所述材料的組分及其質(zhì)量百分比為10-50%的鈰錳復(fù)合氧化物及50-90%的氧化鈷。

一種氧化鈷負(fù)載鈰錳復(fù)合氧化物在一氧化碳催化消除的應(yīng)用，將上述催化劑放在連續(xù)流動(dòng)固定床裝置中通入一氧化碳和空氣的混合氣進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)壓力為常壓～1 atm，反應(yīng)空速為30000 mL/(g·h)，空氣與一氧化碳混合氣中一氧化碳的濃度為1%。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)。

(1) 采用的是氧化鈷和鈰錳氧化物相互促進(jìn)的方式制備催化劑，實(shí)現(xiàn)材料的性能互補(bǔ)。獲得的新穎催化劑具有較高的低溫氧化及耐高溫性能。

(2) 原料簡(jiǎn)單、制備簡(jiǎn)單、步驟少，適于大規(guī)模生產(chǎn)。不用添加任何表面活性劑即可獲得性能優(yōu)異的催化材料。制備的材料尤其適用于汽車尾氣這種特殊的環(huán)境中。本發(fā)明具有原料便宜，對(duì)CO氧化性能高、耐高溫能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于汽車尾氣的治理中。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

稱取43.5 g六水合硝酸鈷于50 ℃水浴下溶于150 mL無水無水乙醇中，攪拌溶解。另稱取30.1 g二水合草酸于50 ℃水浴下溶于120 mL無水無水乙醇中，攪拌溶解。將以上兩溶液于50 ℃水浴攪拌下同時(shí)滴入第三支燒杯中，攪拌至溶膠后置于70 ℃鼓風(fēng)烘箱中干燥12 h，研磨后置于馬弗爐中焙燒。以2 ℃/min的速率升至500 ℃，并保持4 h，即得氧化鈷。

稱取0.40 g六水合硝酸鈰和0.17 g 50%的硝酸錳溶液于50℃水浴下溶于1.4 mL無水乙醇溶劑中，攪拌溶解。另稱取0.21 g二水合草酸于50℃水浴下溶于1.7 mL無水乙醇溶劑中，攪拌溶解。稱取1.80 g氧化鈷和0.25 g甘油于50℃水浴攪拌下分散于5.4 mL無水乙醇中，攪拌下將上述兩溶液同時(shí)滴入氧化鈷的分散液中，待全部滴完后繼續(xù)攪拌至干，置于70 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥一晚上，經(jīng)研磨后置于馬弗爐中焙燒。焙燒溫度為500 ℃，4 h。即得10%Ce₂MnO_x/TiO₂。該催化劑對(duì)于1%CO的完全燃燒溫度為170 ℃。

實(shí)施例2

氧化鈷的制備同實(shí)施例1。

稱取0.80 g六水硝酸鈰和0.33 g 50%的硝酸錳溶液于50℃水浴下溶于2.8mL無水乙醇溶劑中，攪拌溶解。另稱取0.42 g二水合草酸于50℃水浴下溶于3.3 mL無水乙醇溶劑中，攪拌溶解。稱取1.60 g氧化鈷和0.51 g甘油于50℃水浴攪拌下分散于4.8 mL無水乙醇中，攪拌下將上述兩溶液同時(shí)滴入氧化鈷的分散液中，待全部滴完后繼續(xù)攪拌至干，置于70 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥一晚上，經(jīng)研磨后置于馬弗爐中焙燒。焙燒溫度為500 ℃，4 h。即得20%Ce₂MnO_x/TiO₂。該催化劑對(duì)于1%CO的完全燃燒溫度為180 ℃。

實(shí)施例3

氧化鈷的制備同實(shí)施例1。

稱取1.20 g六水合硝酸鈰和0.50 g 50%的硝酸錳溶液于50℃水浴下溶于4.2 mL無水乙醇溶劑中，攪拌溶解。另稱取0.42 g二水合草酸于50℃水浴下溶于3.3 mL無水乙醇溶劑中，攪拌溶解。稱取1.40 g氧化鈷和0.77 g甘油于50℃水浴攪拌下分散于4.2 mL無水乙醇中，攪拌下將上述兩溶液同時(shí)滴入氧化鈷的分散液中，待全部滴完后繼續(xù)攪拌至干，置于70 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥一晚上，經(jīng)研磨后置于馬弗爐中焙燒。焙燒溫度為500 ℃，4 h。即得30%Ce₂MnO_x/TiO₂。該催化劑對(duì)于苯的完全燃燒溫度為190 ℃。

實(shí)施例4

氧化鈷的制備同實(shí)施例1。

稱取1.61 g六水合硝酸鈰和0.66 g 50%的硝酸錳溶液于50℃水浴下溶于5.6 mL無水乙醇溶劑中，攪拌溶解。另稱取0.84 g二水合草酸于50℃水浴下溶于6.7 mL無水乙醇溶劑中，攪拌溶解。稱取1.20 g氧化鈷和1.02 g甘油于50℃水浴攪拌下分散于3.6 mL無水乙醇中，攪拌下將上述兩溶液同時(shí)滴入氧化鈷的分散液中，待全部滴完后繼續(xù)攪拌至干，置于70 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥一晚上，經(jīng)研磨后置于馬弗爐中焙燒。焙燒溫度為500 ℃，4 h。即得40%Ce₂MnO_x/TiO₂。該催化劑對(duì)于苯的完全燃燒溫度為200 ℃。

實(shí)施例5

氧化鈷的制備同實(shí)施例1。

稱取2.01 g六水合硝酸鈰和0.83 g 50%的硝酸錳溶液于50℃水浴下溶于7.0 mL無水乙醇溶劑中，攪拌溶解。另稱取0.1.05 g二水合草酸于50℃水浴下溶于8.3 mL無水乙醇溶劑中，攪拌溶解。稱取1.00 g氧化鈷和1.28 g甘油于50℃水浴攪拌下分散于3.0 mL無水乙醇中，攪拌下將上述兩溶液同時(shí)滴入氧化鈷的分散液中，待全部滴完后繼續(xù)攪拌至干，置于70 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥一晚上，經(jīng)研磨后置于馬弗爐中焙燒。焙燒溫度為500 ℃，4 h。即得50%Ce₂MnO_x/TiO₂。該催化劑對(duì)于苯的完全燃燒溫度為210 ℃。

對(duì)比應(yīng)用實(shí)施例

所制備的氧化鈷在同樣條件下測(cè)試了對(duì)1%CO氧化反應(yīng)的活性，結(jié)果表明，在制備的氧化鈷上，1%CO完全轉(zhuǎn)化的溫度為250 ℃。