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通过常规的柠檬酸sol-gel方法(直接在空气中焙烧)和改进的柠檬酸sol-gel方法(前躯体先经氮气高温预处理形成碳粒,然后再在空气中烧掉碳粒)制备了纳米CeO<,2>和Ce<,0.8>Cu<,0.2>O<,2-δ>复合氧化物,样品采用TG-DSC、Raman、X-raydiffraction(XRD)、BET和H<,2>-TPR等技术进行表征。结果表明,采用改进的柠檬酸溶胶-凝胶法,让样品先在N<,2>气氛下800 DC高温预处理,使催化剂表面形成一层纳米碳粒,再在空气中较低温度下可以烧掉表面的碳粒。通过增加高温氮气预处理,能够有效地阻止晶粒进一步长大,制备出具有高比表面积(大于90 m<2>/g)、小晶粒(平均晶粒小于10 nm)的催化剂。TG-DSC和XRD结果表明,经氮气处理的样品,有部分低价念的金属保留在品格中,阻止粒子长大。由N<2>吸脱附等温线知,Ce<,0.8>Cu<,0.2>O<,2-δ>复合氧化物可能含有介孔结构。H<2>-TPR结果表明催化剂中主要存在两种形式的CuO:表面高分散的CuO和固溶体中的Cu<2+>。
采用CO氧化反应作为探针反应考察了两种方法制备的Ce<,0.8>Cu<,0.2>O<,2-δ>复合氧化物的低温CO氧化性能。采用改进方法制得的Ce<,0.8>Cu<,0.2>O<,2-δ>复合氧化物具有更高的CO氧化活性,其原因归结为晶粒的减小,容易形成氧缺位和表面高分散CuO的增加,从而促进了CO的氧化。因此,改进的柠檬酸sol-gel方法是一种制备高比表面小晶粒的纳米粒子的好方法。
采用直接浸渍铈铜复合氧化物的方法制备了Ce<,0.8>Cu<,0.2>O<,2-δ>整体式催化剂,通过超声波振荡实验考察了该涂层的抗振荡性能。结果表明,这种涂层具有良好的抗振荡性能、与蜂窝陶瓷结合牢固不易脱落,涂层与蜂窝陶瓷载体的粘接性能随着Ce<,0.8>Cu<,0.2>O<,2-δ>氧化物含量的增加而变弱。采用XRD、Raman和H<,2>-TPR等技术对该整体式催化剂进行表征。此外,以乙酸乙酯和CO的催化燃烧反应作为探针反应来评价催化剂的催化性能,显示出了良好的催化活性。与涂载硝酸盐制得Cu<,0.2>Ce<,0.8>O<,2-δ>的催化剂相比,直接涂载Ce<,0.8>Cu<,0.2>O<,2-δ>氧化物得到的催化剂表现出了更好的的乙酸乙酯和CO氧化活性,说明CeO<,2>与CuO的协同催化作用对反应活性起主要作用。根据实验结果分析,当整体式催化剂由Ce<,0.8>Cu<,0.2>O<,2-δ>氧化物制备、涂载量为6wt.%时,催化剂的活性最好,同时用Ce<,0.8>Cu<,0.2>O<,2-δ>氧化物制备的催化剂可避免NOx的生成,对环境友好。