[發(fā)明專利]多孔釔鈰鋯固溶體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910056615.5
• 申請(qǐng)日: 2009-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN101637721A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬新勝;李維勇;高瑋;蔡夢軍;李鵬;吳秋芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華明高技術(shù)（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號(hào): B01J23/10
• 分類號(hào): B01J23/10;B01J21/06;B01J35/10;B01J37/03;B01J37/08;B01D53/94;C10L9/10
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 羅大忱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多孔釔鈰鋯固溶體及其制備方法，尤其涉及一種用于汽車尾氣凈化催化劑以及用作其它催化材料的多孔釔鈰鋯固溶體。

背景技術(shù)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的有害成分主要有CO、HC和NO_x，不但嚴(yán)重污染大氣、惡化環(huán)境，而且直接威脅人們的身體健康。汽車尾氣催化凈化技術(shù)是當(dāng)今治理汽車污染物最有效、最可靠的技術(shù)之一，而三效催化劑是能將CO、HC、NO_x同時(shí)除去的汽車尾氣凈化用催化劑。目前在這種類型的催化劑中特別重要和起關(guān)鍵作用的是氧化鈰(CeO₂)和氧化鋯(ZrO₂)兩種組分。氧化鈰由于存在Ce³⁺和Ce⁴⁺的氧化還原轉(zhuǎn)換能力而在汽車尾氣凈化催化劑中得到廣泛的應(yīng)用。將ZrO₂添加到CeO₂中，可形成CeO₂-ZrO₂固溶體而改善CeO₂的體相特性，利于體相氧原子的遷移和擴(kuò)散，使體相反應(yīng)過程變得活潑，能夠提高CeO₂的儲(chǔ)氧能力。熱穩(wěn)定性好的稀土鋯固溶體儲(chǔ)氧材料是一種良好的汽車尾氣凈化的催化助劑，由于稀土鋯固溶體儲(chǔ)氧材料的加入，不但減少了催化劑中貴金屬的用量，而且提高了催化活性、儲(chǔ)氧能力、催化選擇性，擴(kuò)大了空燃比操作窗口。此外由于催化反應(yīng)主要發(fā)生在催化劑表面，因此儲(chǔ)氧材料的高比表面積、良好的高溫?zé)岱€(wěn)定性是高催化能力的先決條件。大比表面積儲(chǔ)氧材料的制備，單純從粒度本身考慮存在一定的局限性，增大比表面積的辦法在于把材料做成多孔結(jié)構(gòu)。孔徑較大時(shí)，材料的比表面積不是很大；而孔徑較小時(shí)，盡管材料的比表面積有所提高，但由于在焙燒過程中小孔容易塌陷，材料的高溫穩(wěn)定性又有一定程度的下降，因此存在一個(gè)合適大小的孔結(jié)構(gòu)，使材料在具有大的比表面積的同時(shí)又具有良好的高溫穩(wěn)定性。

專利CN1369460A公開了一種鈰鋯基復(fù)合氧化物的制備方法。以硝酸鹽為原料，碳酸氫銨為沉淀劑，經(jīng)沉淀反應(yīng)、干燥、焙燒等過程，制備一種基于氧化鈰和氧化鋯的鈰鋯基復(fù)合氧化物，經(jīng)500℃焙燒2h后，比表面積為40～50m²·g^-1。此法所得鈰鋯基復(fù)合氧化物的比表面積較小。

專利CN101112683A公開了一種介孔結(jié)構(gòu)鈰鋯鋁復(fù)合氧化物固溶體及其制備方法。以硝酸鹽為原料，以氫氧化鈉為沉淀劑，用十六烷基三甲基氯化銨作為模板，經(jīng)沉淀反應(yīng)、干燥、焙燒等過程，制備一種介孔結(jié)構(gòu)鈰鋯鋁復(fù)合氧化物固溶體，經(jīng)450℃焙燒后樣品的比表面積較大，但平均孔徑僅為2.5～3.4nm，高溫老化后小孔發(fā)生燒結(jié)，老化后的比表面積較小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多孔釔鈰鋯固溶體及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。

本發(fā)明所說的多孔釔鈰鋯固溶體的結(jié)構(gòu)通式為：

Ce_xZr_0.9-xY_0.1O₂

其中：x＝0.1～0.8，優(yōu)選為0.2～0.7。

所述的多孔釔鈰鋯固溶體，400～500℃焙燒2～3h，比表面積為100～150m²·g^-1，孔徑為7～10nm，；900～1000℃老化4～5h，比表面積為35～60m²·g^-1。

本發(fā)明的多孔釔鈰鋯固溶體的制備方法，包括如下步驟：

將沉淀劑加入保護(hù)劑、混合金屬鹽溶液和活性聚苯乙烯微球乳液，在常溫下反應(yīng)1～2小時(shí)，然后在80～100℃陳化1～3h，收集沉淀物、水洗，再于80～150℃下干燥1～5h，干燥產(chǎn)物在300～1000℃焙燒1～6h，得到所說的多孔釔鈰鋯固溶體。

所述的保護(hù)劑選自分子量2000～6000的聚乙二醇；

所述的混合金屬鹽溶液為含鈰鹽、鋯鹽和釔鹽的水溶液，其中：

所述的鈰鹽選自硝酸亞鈰或氯化亞鈰，水溶液中，濃度為0.1～1mol/L；

所述的鋯鹽選自硝酸鋯、硝酸氧鋯或氯氧化鋯，水溶液中，濃度為0.1～1mol/L；

所述的釔鹽選自硝酸釔或氯化釔，水溶液中，濃度為0.1～1mol/L；

所述的沉淀劑選自重量濃度為20～35％的氨水、重量濃度為25～45％的氫氧化鈉水溶液、重量濃度為25～35％的氫氧化鉀水溶液或重量濃度為10～25％的碳酸銨水溶液中的一種或兩種，沉淀劑的加入量使反應(yīng)終點(diǎn)的pH為9～10；