本發(fā)明涉及一種介孔La0.8Sr0.2CoO3負載納米CeO2催化劑及其制備方法和在汽車尾氣凈化中的應(yīng)用,屬于氧化物負載型催化劑領(lǐng)域。
背景技術(shù):
汽車尾氣污染大氣環(huán)境,危害人們身體健康,國家對機動車尾氣排放的標準越來越高,汽車尾氣的治理成為亟待解決的問題。在排放循環(huán)測試中,根據(jù)美國環(huán)境保護署的FTP-75測試得知,在安裝有三效催化轉(zhuǎn)化器的汽車中,尾氣中近80%的CO、CHx是在汽車冷啟動的前200s內(nèi)(暖車過程)產(chǎn)生的。目前汽車尾氣催化劑主要分為貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑,存在的問題有:(1)當前大多數(shù)催化劑高溫活性好,但低溫活性較差,冷啟動尾氣有害成分無法得到很好處理。(2)汽車應(yīng)用的催化劑還是主要以貴金屬摻雜或負載的金屬氧化物為主,成本仍然很高。(3)催化劑的失活問題嚴重,包括熱失活和S、Pb中毒失活,這些問題極大的限制了催化劑的實際應(yīng)用,因此,制備低溫活性高、高溫穩(wěn)定性好和抗中毒性強的汽車尾氣凈化催化劑成為迫切需要解決的問題。
鈣鈦礦型氧化物(ABO3)因其豐富的結(jié)構(gòu)缺陷、優(yōu)越的熱穩(wěn)定性、具有多種氧化態(tài)的B位過渡金屬離子和A、B位易于摻雜取代等優(yōu)勢,在催化劑領(lǐng)域備受關(guān)注。將ABO3制備成介孔結(jié)構(gòu),可以大大提高其比表面積,增大客體分子與催化劑活性位的接觸幾率。因此,具有介孔結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦型氧化物,在作為催化劑和載體方面,具有廣闊的應(yīng)用前景。
Wang等采用硬模板法合成有序介孔LaCoO3,比表面積達96.7m2/g,相對于傳統(tǒng)方法合成的催化劑,表面含有更多的活性中心,出現(xiàn)了更高價態(tài)的Co離子,對甲烷的催化氧化表現(xiàn)出杰出的催化活性(Wang Y,Ren J,Wang Y,et al.The Journal of Physical Chemistry C,2008,112(39):15293-15298);Abadian L等人研究表明一定量的Co3O4負載LaCoO3有利于提高催化劑的氧化還原性能,從而降低CO燃燒的起火溫度,提高催化活性(Abadian L,Malekzadeh A,Khodadadi A A,et al.Iran.J.Chem.Chem.Eng.Vol,2008,27(4));Tang等人通過浸漬法在Co3O4上負載CeO2,催化劑比表面積增加,Co-O鍵弱化,CO的催化氧化活性顯著提高(Tang C W,Kuo M C,Lin C J,et al.Catalysis Today,2008,131(1):520-525);Luo Y等人制備一系列La1-xCexCoOδ(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)催化劑,其中CeCoOδ對甲苯表現(xiàn)出最高的催化活性,其XRD物相分析為Co3O4和CeO2的混合物,化學(xué)分析其具有最高的氧化還原能力和表面含有高價態(tài)的Co離子(Luo Y,Wang K,Chen Q,et al.Journal of hazardous materials,2015,296:17-22);Guzman等人證明了納米CeO2載體的活性氧主要以在單電子缺陷位的超氧化物物種和吸附過氧化物物種存在,相對于傳統(tǒng)的沉淀CeO2表面的O2δ-(0<δ<1)吸附物種和分子O2更有利于CO的催化氧化(Guzman J,Carrettin S,Corma A.Journal of the American Chemical Society,2005,127(10):3286-3287)。納米CeO2因其較高的儲存氧和釋放氧的能力和熱穩(wěn)定性,常被用于催化劑載體,孫英等人通過檸檬酸絡(luò)合浸漬法制備了負載型催化劑La1-xCexCoO3/CeO2(0<x<0.3),結(jié)果表明CeO2載體的加入,不僅改善了非負載型鈣鈦礦的低溫活性,而且抗硫性能也得到顯著提高(孫英,黃搖,趙威,等.Journal of Fuel Chemistry and Technology,2014,42(10))。
雖然有很多文獻報道,將鈣鈦礦催化劑負載到CeO2上,二者的協(xié)同效應(yīng)會提高催化劑的催化活性、熱穩(wěn)定性和抗硫性。但國內(nèi)外尚未有文獻和專利報道,將納米CeO2在水熱條件下負載到大比表面積的介孔La0.8Sr0.2CoO3上及其在處理汽車尾氣中CO方面的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,本發(fā)明的目的在于提供一種介孔La0.8Sr0.2CoO3負載納米CeO2的催化劑及其制備方法和應(yīng)用。所述催化劑對處理汽車尾氣中的CO氧化具有良好的低溫氧化活性,較好的熱穩(wěn)定性,并且具有一定的抗SO2性能。其合成方法簡單,成本低廉,制備條件可控,具有很大的應(yīng)用前景。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種介孔La0.8Sr0.2CoO3負載納米CeO2催化劑,其特征在于,其組成含有介孔La0.8Sr0.2CoO3和負載于該介孔La0.8Sr0.2CoO3上的納米CeO2,其中,所述介孔La0.8Sr0.2CoO3的比表面積為60~150m2/g,所述CeO2的負載量為0~50%。
按上述方案,優(yōu)選地,所述CeO2的負載量為大于0%小于等于50%。
按上述方案,優(yōu)選地,所述CeO2的負載量為10~50%。
按上述方案,優(yōu)選地,所述CeO2的負載量為0%,所述介孔La0.8Sr0.2CoO3在堿性條件下經(jīng)過水熱處理。
本發(fā)明還提供了一種介孔La0.8Sr0.2CoO3負載納米CeO2催化劑的制備方法,其特征在于,包括下述步驟:
(1)按重量份計,將0~1.25份的硝酸鈰完全溶解于去離子水中,加入NaOH溶液攪拌均勻,再加入1份介孔La0.8Sr0.2CoO3,攪拌均勻后,超聲分散得到分散液;
(2)將步驟(1)得到的分散液進行水熱反應(yīng),將反應(yīng)產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥,得到固體;
(3)將步驟(2)中得到的固體研磨,以一定的的升溫速率升溫至300-500℃,保溫2-6h,得到最終產(chǎn)物介孔La0.8Sr0.2CoO3負載納米CeO2催化劑。
按上述方案,優(yōu)選地,步驟(1)中所述超聲的時間為0.5-1h。
按上述方案,優(yōu)選地,步驟(2)中,將所述分散液中NaOH的濃度調(diào)整為0.5-2mol/L。
按上述方案,優(yōu)選地,步驟(2)中,所述水熱反應(yīng)的溫度為100℃,時間為12-24h。
按上述方案,優(yōu)選地,步驟(2)中,所述干燥溫度為60℃-100,時間為8-16h。
按上述方案,優(yōu)選地,步驟(3)中,所述升溫速率為2℃/min。
按上述方案,優(yōu)選地,步驟(1)中所述介孔La0.8Sr0.2CoO3由如下方法制備得到:
a)將摩爾比為0.8:0.2:1的硝酸鑭、硝酸鍶和硝酸鈷溶于去離子水中,再加入檸檬酸,攪拌均勻,得到金屬離子絡(luò)合溶液A;
b)將介孔SiO2溶于去離子水中,再加入檸檬酸,超聲分散后,攪拌均勻,得到絡(luò)合溶液B;
c)將步驟a)和b)中得到的A、B溶液混合,一定溫度下攪拌,得到濕凝膠,再將濕凝膠干燥、煅燒,得到黑色蓬松固體;
d)將步驟c)所得的黑色蓬松固體研磨,以一定的升溫速率,升至650-750℃并保溫2~6h;
e)將步驟d)所得的黑色粉末置于NaOH溶液中,一定溫度下攪拌一段時間后,洗滌至中性、抽濾、干燥、研磨,得到介孔La0.8Sr0.2CoO3。
按上述方案,優(yōu)選地,所述步驟a)和b)中所述檸檬酸的用量相等,按物質(zhì)的量計算,均為步驟a)中金屬離子的物質(zhì)的量之和的0.5~1倍。
按上述方案,優(yōu)選地,所述步驟a)和b)中所述去離子水的用量相等,均為100~200ml。
按上述方案,優(yōu)選地,所述步驟b)中所述介孔SiO2的用量,按物質(zhì)的量計算,為步驟a)中金屬離子的物質(zhì)的量之和的1~2倍。
按上述方案,優(yōu)選地,所述步驟b)中,所述介孔SiO2為SBA-15,孔徑為5~15nm。
按上述方案,優(yōu)選地,所述步驟a)和步驟b)中所述的攪拌均為室溫下磁力攪拌,時間均為8~12h;
按上述方案,優(yōu)選地,所述步驟b)中,所述超聲的時間為10~30min。
按上述方案,優(yōu)選地,所述步驟c)中,所述的攪拌溫度為80℃,時間為6~10h;
按上述方案,優(yōu)選地,所述步驟c)中,所述干燥的溫度為80~120℃,時間為12~16h;
按上述方案,優(yōu)選地,所述步驟c)中,所述煅燒的溫度為300~500℃,時間為1~2h;
按上述方案,優(yōu)選地,步驟d)中,所述升溫速率為2-5℃/min;
按上述方案,優(yōu)選地,所述步驟e)中,所述NaOH溶液的濃度為2~10mol/L;
按上述方案,優(yōu)選地,所述步驟e)中,所述攪拌的溫度為60~100℃,時間為6~8h。
本發(fā)明還提供上述介孔La0.8Sr0.2CoO3負載納米CeO2催化劑在汽車尾氣凈化中的應(yīng)用。
按上述方案,本發(fā)明中提供的介孔La0.8Sr0.2CoO3負載納米CeO2催化劑可用于汽車尾氣凈化中CO的氧化。
本發(fā)明反應(yīng)原理為:以大比表面積的介孔La0.8Sr0.2CoO3為載體,以硝酸鈰為鈰源,通過在堿性條件下水熱處理,在介孔La0.8Sr0.2CoO3負載納米CeO2后,因其獨特的釋放和儲存氧的功能,以及表面較多的活性氧物種,使得催化活性顯著提高。載體具有較高的比表面積,使活性組分高度分散,相互作用,相互阻隔,抑制彼此的高溫?zé)Y(jié),實現(xiàn)了催化劑高活性和高穩(wěn)定性的統(tǒng)一。其中介孔La0.8Sr0.2CoO3的比表面積為60~150m2/g,氧化鈰的負載量為0~50%(按照CeO2和La0.8Sr0.2CoO3的質(zhì)量比計算)。
此外,本發(fā)明還得到,即使未負載納米CeO2,僅將大比表面積的介孔La0.8Sr0.2CoO3催化劑在堿性條件下進行水熱處理,因其鈣鈦礦晶粒得以細化,并且伴隨產(chǎn)生少量Co3O4,從而使得CO完全轉(zhuǎn)化溫度(T100%)顯著降低。
本發(fā)明的有益效果在于:
1、本發(fā)明制備工藝簡單,成本較貴金屬催化劑低廉,得到的催化劑能使CO完全轉(zhuǎn)化溫度(T100%)和轉(zhuǎn)化率為50%時所需溫度(T50%)顯著降低。
2、本發(fā)明得到的介孔La0.8Sr0.2CoO3負載納米CeO2催化劑中各組分均勻分散且相互作用,抑制了晶粒的高溫?zé)Y(jié),對汽車尾氣中的CO氧化呈現(xiàn)出良好的低溫催化活性和熱穩(wěn)定性,可應(yīng)用于汽車尾氣凈化領(lǐng)域。
3、納米CeO2的加入能為催化劑活性組分提供更多的活性氧,提高催化劑的低溫催化活性,同時CeO2能在一定程度上增強催化劑的抗S性。
附圖說明
圖1為實施例1、2、3、4所制得催化劑的X射線衍射(XRD)圖,其中曲線A、B、C、D分別對應(yīng)實施例1、2、3、4所得的催化劑。
圖2為實施例1、2、3、4所制得的催化劑對汽車尾氣中CO氧化的催化活性曲線,其中曲線A、B、C、D分別對應(yīng)實施例1、2、3、4所制得的催化劑,曲線E代表實施例3中催化劑在穩(wěn)定性測試后的催化性能曲線。
圖3為實施例3中制得的催化劑的熱穩(wěn)定性測試的時間-轉(zhuǎn)化效率曲線。
具體實施方式
為進一步解釋本發(fā)明,下面為具體實施例子做詳細說明,并結(jié)合附圖說明本發(fā)明所得催化劑的XRD圖譜和對CO的催化轉(zhuǎn)化效率。
實施例1
制備大比表面積的介孔La0.8Sr0.2CoO3,具體步驟如下:
1)取一潔凈燒杯,倒入200ml去離子水,依次加入0.016mol La(NO3)3·6H2O,0.004mol Sr(NO3)2,0.02mol Co(NO3)2·6H2O,攪拌溶解,將0.03mol一水合檸檬酸加入上述硝酸鹽溶液中,攪拌溶解,室溫下磁力攪拌12h,記為溶液A。
2)取另一潔凈燒杯,倒入200ml去離子水,加入0.03mol一水合檸檬酸攪拌溶解后,加入2.4g(相當0.04mol)SBA-15,超聲15min,室溫下磁力攪拌12h,記為溶液B;本實施例所用的模板劑SBA-15依據(jù)文獻(P.D.Yang,D.Y Zhao,et.al.Nature,1998,396:152~155)所述制備,比表面積為840m2/g,孔徑為6nm,孔容1.08cm3/g。
3)將A、B溶液混合,放在80℃攪拌10h形成濕凝膠,轉(zhuǎn)置干燥箱中80℃干燥16h形成干凝膠;將干凝膠在電阻絲爐上300℃煅燒2h,得到黑色蓬松多孔固體。
4)將黑色蓬松多孔固體研磨15min后,在馬弗爐中以5℃/min的升溫速率升至650℃保溫6h,得含模板劑的催化劑;再在2mol/L的NaOH溶液中,100℃的下磁力攪拌6h去除模板,用去離子水洗滌至中性,過濾,干燥,即得到介孔La0.8Sr0.2CoO3,采用美國麥克儀器公司生產(chǎn)的ASAP 2020M全自動比表面積及孔隙分布儀,按照BET方法計算,比表面積為62m2/g。
圖1中A曲線是本實施例制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3的XRD圖譜,沒有任何雜相產(chǎn)生,所得介孔La0.8Sr0.2CoO3具有單相菱方型鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)。
進一步,測試該介孔La0.8Sr0.2CoO3對CO的催化氧化活性,方法如下:
汽車尾氣在模擬成分為2vol%CO、5vol%O2、Ar作為平衡氣、空速為20000h-1的條件下,將0.1g催化劑分散到0.5g石棉上放入石英管(內(nèi)徑為8mm)中,在固定床反應(yīng)裝置中進行,測試溫度范圍80-300℃,采用FID檢測器對反應(yīng)氣體中CO2含量進行分析,確定CO的催化轉(zhuǎn)化率。本實施例制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3的活性曲線見圖2中A曲線,可知,在本實施例制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3的催化作用下,CO轉(zhuǎn)化率為50%時所需要的溫度條件(T50%)為170℃,CO轉(zhuǎn)化率為100%時所需要的溫度條件(T100%)為220℃。
實施例2
僅對實施例1制得的催化劑La0.8Sr0.2CoO3進行水熱處理,不負載CeO2,具體步驟如下:
1)稱取3.2g NaOH溶于80ml去離子水中,室溫下攪拌溶解后得到濃度為1mol/L的NaOH溶液,加入1.2g實施例1中介孔La0.8Sr0.2CoO3攪勻,超聲分散30min得到分散液;
2)將步驟1)得到的分散液置于反應(yīng)釜中,在100℃下水熱反應(yīng)24h,取出過濾、洗滌至中性,80℃下干燥12h得到固體;
3)步驟2)得到的固體研磨;在馬弗爐中以2℃/min的升溫速率升至400℃保溫2h,得黑色粉末產(chǎn)物,即經(jīng)過堿性條件下水熱處理后的La0.8Sr0.2CoO3。
圖1中B曲線是本實施例制得的經(jīng)過堿性條件下水熱處理后的介孔La0.8Sr0.2CoO3的XRD圖譜,水熱后峰寬化,峰強減弱,并出現(xiàn)雜峰,可見水熱后介孔La0.8Sr0.2CoO3仍具有菱方型鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu),但晶粒開始細化,并有少量Co3O4生成。
進一步,測試該介孔La0.8Sr0.2CoO3對CO的催化氧化活性,方法同實施例1中所述,其活性曲線見圖2中B曲線,可知,在本實施例制得的水熱后介孔La0.8Sr0.2CoO3的催化作用下,T50%為150℃,T100%為180℃,明顯低于實施例1中所需溫度。
實施例3
制備10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3,具體步驟如下:
1)稱取0.3gCe(NO3)3·6H2O溶解于10ml的去離子水中,稱取3.2g NaOH溶解于50ml去離子水中,將兩種溶液混合攪拌15min;再加入1.2g實施例1中制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3攪勻,超聲1h得到分散液,向分散液中加入20ml去離子水,使得NaOH的濃度稀釋為1mol/L;
2)將分散液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中,在100℃下水熱反應(yīng)24h,取出固體過濾、洗滌,在100℃下干燥8h得到固體;,
3)將步驟2)得到的固體研磨,在馬弗爐中以2℃/min的升溫速率升至400℃保溫2h,即得黑色粉末10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3。
圖1中C曲線是本實施例制得的10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的XRD圖譜,鈣鈦礦峰寬化,峰強減弱,部分峰消失,同時Co3O4峰位增多,峰強變大,出現(xiàn)微弱CeO2峰,可見所得介孔10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)部分分解,Co3O4含量相比實施例2中有所增加,并有少量CeO2產(chǎn)生。
進一步測試該10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3對CO的催化氧化活性,方法同實施例1,其活性曲線見圖2中C曲線??芍?,在本實施例制得的10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的催化作用下,T50%為123℃,T100%為140℃,大幅低于實施例1中所需溫度。
對該10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3進行熱穩(wěn)定性測試,結(jié)果如圖3所示,在模擬汽車尾氣成分為2vol%CO、5vol%O2、Ar作為平衡氣、空速為20000h-1的條件下,將溫度保持500℃不變,持續(xù)反應(yīng)12h,來模擬汽車正常行駛時的使用情況,催化轉(zhuǎn)化效率保持100%不變。
冷卻后重新測該10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3對CO轉(zhuǎn)化效率,穩(wěn)定性測試后活性曲線見圖3中曲線E,可知,相比于新鮮樣品,經(jīng)過高溫加熱后冷卻的10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的催化活性反而提高,T50%降到91℃,說明本實施例制得的10%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3具有良好的熱穩(wěn)定性和可重復(fù)性。
實施例4
制備50%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3,具體步驟如下:
1)稱取1.5g Ce(NO3)3·6H2O溶解于10ml去離子水,稱取3.2g NaOH溶解于50ml去離子水,將兩種溶液混合攪拌15min;向混合溶液中加入1.2g實施例1中得到的介孔La0.8Sr0.2CoO3攪勻,超聲1h得到分散液,向分散液中加入20ml去離子水,使得NaOH的濃度稀釋為1mol/L;
2)將分散液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中,在100℃下水熱反應(yīng)18h,取出固體過濾、洗滌,在80℃下干燥12h得到固體,
3)將步驟2)得到的固體研磨,在馬弗爐中以2℃/min的升溫速率升至500℃保溫2h,即得黑色粉末50%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3。
圖1中D曲線是本實施例制得的50%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的XRD圖譜,鈣鈦礦峰位已完全消失,主要為CeO2和Co3O4,可知所得介孔50%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)完全破壞,主相為CeO2和Co3O4。
進一步測試該50%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3對CO催化氧化活性,方法同實施例1,其活性曲線見圖2中D曲線??芍谠摯呋瘎┑淖饔孟拢琓50%為125℃,T100%為160℃。
實施例5
制備大比表面積的介孔La0.8Sr0.2CoO3,具體步驟如下:
1)取一潔凈燒杯,倒入100ml去離子水,依次加入0.008mol La(NO3)3·6H2O,0.002mol Sr(NO3)2,0.01mol Co(NO3)2·6H2O,攪拌溶解,將0.02mol一水合檸檬酸加入上述硝酸鹽溶液中,攪拌溶解,室溫下磁力攪拌8h,記為溶液A。
2)取另一潔凈燒杯,倒入100ml去離子水,加入0.02mol一水合檸檬酸攪拌溶解后,加入2.4g(相當0.04mol)SBA-15,超聲30min,室溫下磁力攪拌8h,記為溶液B;本實施例所用的模板劑SBA-15依據(jù)文獻((J.Sun,H.Zhang D.et.al.Chemical communications,2005(42):5343-5345)所述制備,比表面積為620m2/g,孔徑為15nm,孔容1.16cm3/g。
3)將A、B溶液混合,80℃水浴攪拌6h形成濕凝膠,轉(zhuǎn)置干燥箱中100℃干燥14h形成干凝膠;將干凝膠在電阻絲爐上400℃煅燒1.5h,得到黑色蓬松多孔固體。
4)將黑色蓬松多孔固體研磨15min后,在馬弗爐中以2℃/min的升溫速率升至700℃保溫4h,得含模板劑的催化劑;再在5mol/L的NaOH溶液中,80℃的下磁力攪拌7h去除模板,用去離子水洗滌至中性,過濾,干燥,即得到介孔La0.8Sr0.2CoO3,比表面積為148m2/g(比表面積的測定方式同實施例1)。
制備30%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3,具體步驟如下:
1)稱取0.3gCe(NO3)3·6H2O溶解于10ml的去離子水中,稱取6.4g NaOH溶解于50ml去離子水中,將兩種溶液混合攪拌15min;再加入1.2g本實施例5中制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3攪勻,超聲1h得到分散液,向分散液中加入20ml去離子水,使得NaOH的濃度稀釋為2mol/L;
2)將分散液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中,在100℃下水熱反應(yīng)12h,取出固體過濾、洗滌,在60℃下干燥16h得到固體;
3)將步驟2)得到的固體研磨,在馬弗爐中以2℃/min的升溫速率升至500℃保溫3h,即得黑色粉末30%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3。
進一步測試該介孔La0.8Sr0.2CoO3和30%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3對CO的催化氧化活性,方法同實施例1??芍?,在本實施例制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3和30%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的催化作用下,T50%分別為165℃,150℃,T100%分別為200℃,160℃。
實施例6
制備大比表面積的介孔La0.8Sr0.2CoO3,具體步驟如下:
1)取一潔凈燒杯,倒入150ml去離子水,依次加入0.008mol La(NO3)3·6H2O,0.002mol Sr(NO3)2,0.01mol Co(NO3)2·6H2O,攪拌溶解,將0.01mol一水合檸檬酸加入上述硝酸鹽溶液中,攪拌溶解,室溫下磁力攪拌10h,記為溶液A。
2)取另一潔凈燒杯,倒入100ml去離子水,加入0.01mol一水合檸檬酸攪拌溶解后,加入1.8g(相當0.03mol)SBA-15,超聲10min,室溫下磁力攪拌10h,記為溶液B;本實施例所用的模板劑SBA-15依據(jù)文獻(J.Sun,H.Zhang D.et.al.Chemical communications,2005(42):5343-5345)所述制備,比表面積為650m2/g,孔徑為12nm,孔容1.18cm3/g。
3)將A、B溶液混合,80℃油浴攪拌8h形成濕凝膠,轉(zhuǎn)置干燥箱中120℃干燥12h形成干凝膠;將干凝膠在電阻絲爐上500℃煅燒1h,得到黑色蓬松多孔固體。
4)將黑色蓬松多孔固體研磨15min后,在馬弗爐中以5℃/min的升溫速率升至750℃保溫2h,得含模板劑的催化劑;再在10mol/L的NaOH溶液中,60℃的下磁力攪拌8h去除模板,用去離子水洗滌至中性,過濾,干燥,即得到介孔La0.8Sr0.2CoO3,其比表面積為123m2/g(比表面積的測定方式同實施例1)。
制備5%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3,具體步驟如下:
1)稱取0.15gCe(NO3)3·6H2O溶解于10ml的去離子水中,稱取1.6g NaOH溶解于50ml去離子水中,將兩種溶液混合攪拌15min;再加入1.2g實施例1中制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3攪勻,超聲1h得到分散液,向分散液中加入20ml去離子水,使得NaOH的濃度稀釋為0.5mol/L;
2)將分散液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中,在100℃下水熱反應(yīng)24h,取出固體過濾、洗滌,在100℃下干燥8h得到固體;
3)將步驟2)得到的固體研磨,在馬弗爐中以2℃/min的升溫速率升至300℃保溫4h,即得黑色粉末5%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3。
進一步測試該該介孔La0.8Sr0.2CoO3和5%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3對CO的催化氧化活性,方法同實施例1,可知,在本實施例制得的介孔La0.8Sr0.2CoO3和5%CeO2/La0.8Sr0.2CoO3的催化作用下,T50%分別為173℃,150℃,T100%分別為240℃,180℃。