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高性能铜铈催化剂的制备及铜铈之间相互作用的研究
摘要：
铜铈催化剂在许多工业反应中被广泛应用。本文综述了高性能铜铈催化剂的制备方法和铜铈之间的相互作用的研究进展。制备方法包括共沉淀法、浸渍法、共沉淀-浸渍法等，其中共沉淀-浸渍法制备的催化剂具有相对较高的活性。讨论了制备条件对催化剂性质和催化性能的影响，包括沉淀剂、温度、pH值等。此外，探讨了铜铈之间的相互作用及其对催化性能的影响，包括晶体结构、氧化态、缺陷结构等。最后，对未来的研究方向进行了展望。
关键词：铜铈催化剂、制备方法、相互作用、催化性能
1.引言
催化剂是工业生产中常用的一种物质，它能够改变反应速率、选择性和收率，从而提高反应效率和产品质量。铜铈催化剂是一种常用催化剂，在气相和液相反应中有着广泛的应用，如CO氧化、甲醇重整、氨基酸合成、有机合成等。
铜铈催化剂的制备方法有许多种，包括共沉淀法、浸渍法、共沉淀-浸渍法等。各种制备方法对催化剂的结构和性质有着不同的影响。铜铈之间的相互作用也是影响催化性能的重要因素。
本文综述了近年来高性能铜铈催化剂的制备方法和铜铈之间相互作用的研究进展，并对其未来的研究方向进行了展望。
2.高性能铜铈催化剂的制备方法
2.1共沉淀法
共沉淀法是一种简单的制备方法，通常采用盐酸或氨水作为沉淀剂，在不同的pH值和温度下控制沉淀反应，得到纳米级别的催化剂。共沉淀法制备的铜铈催化剂具有高比表面积和较大的晶粒尺寸，表现出较好的比活性。
Kanazawa等人制备了一种纳米级铜铈氧化物催化剂，通过改变沉淀剂的种类和pH值来控制晶体结构和比表面积，得到了高活性的铜铈氧化物催化剂[1]。
2.2浸渍法
浸渍法是将载体浸泡在铜铈离子溶液中，随后在适当的温度下进行干燥和还原，制备铜铈催化剂。浸渍法对于制备高比表面积的铜铈催化剂具有很好的效果。
戴等利用正硅酸乙酯作为载体，采用浸渍法制备了铜铈催化剂，通过控制还原温度和时间等因素，提高了催化剂的比表面积和活性[2]。
2.3共沉淀-浸渍法
共沉淀-浸渍法是将共沉淀法和浸渍法结合起来，制备铜铈催化剂。先用共沉淀法获得铜铈氧化物纳米颗粒，然后采用浸渍法将这些纳米颗粒分散到载体上。共沉淀-浸渍法制备的铜铈催化剂具有高比表面积和均匀的粒径分布，表现出很好的催化性能。
Lou等通过共沉淀-浸渍法制备了铜铈催化剂，得到了较好的甲醇重整催化性能和长时间的稳定性[3]。
3.铜铈之间的相互作用
3.1晶体结构
铜铈氧化物催化剂由CuO和CeO2组成。CeO2晶体结构为立方晶系，空位存在于晶格中，这些空位具有氧缺陷。铜铁氧化物的晶体结构为立方晶系或六角晶系，其中Cu2+和Cu1+离子在晶格中被氧离子包围，形成了Cu-O-Cu链。
当CuO负载在CeO2上时，Cu-O-Cu链与CeO2之间的相互作用有助于促进CuO的分散和稳定，提高催化活性。
Wang等人研究了CuO-CeO2催化剂的晶体结构和铜铈之间的相互作用，发现CuO和CeO2之间的相互作用在增强催化剂的稳定性和活性方面起重要作用[4]。
3.2氧化态
CuO和CeO2的氧化态对铜铈催化剂的催化性能有很大影响。当催化剂表面存在氧缺陷时，可以提高氧化还原反应的活性。
Khan等人研究了CuO-CeO2催化剂的氧化循环活性，发现不同比例的铜铈氧化物对氧化还原反应的活性有较大影响[5]。
3.3缺陷结构
CeO2中的氧空位结构为Ce-O-Ce链，它具有良好的氧离子传输性能。当在CeO2表面引入新晶粒或有缺陷的区域时，这些缺陷结构可以促进氧离子的迁移，提高反应活性。
蒋等研究了不同制备方法得到的CuO-CeO2催化剂的氧缺陷结构，发现在共沉淀-浸渍法制备的催化剂中，CuO和CeO2之间的协同作用可以形成更多的氧缺陷，从而提高反应活性[6]。
4.未来展望
铜铈催化剂是一种重要的催化剂，在工业生产中具有广泛的应用。未来的研究可以从以下几个方面展开：
（1）探索新的制备方法，制备高性能的铜铈催化剂；
（2）深入研究铜铈之间的相互作用，揭示铜铈催化剂性能提高的机理；
（3）将铜铈催化剂应用于新领域，如电化学合成、CO2还原等。
综上所述，制备方法和铜铈之间的相互作用对铜铈催化剂的催化性能有很大影响。未来的研究应该继续深入研究铜铈催化剂，从而为工业生产提供更加高效的催化剂。