[發明專利]一種高熱穩定性鈰基儲氧材料的制備方法

無效

• 申請號: 200910093230.6
• 申請日: 2009-09-23
• 公開（公告）號: CN101690890A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 吳群英;肖彥;張燕;郭子峰;王林江
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油天津化工研究設計院
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J37/03;B01D53/94
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

涉及領域

本發明涉及稀土儲氧材料技術領域；確切而言，涉及一種汽車尾氣凈化催化劑的儲氧材料技術，為一種高熱穩定性鈰基儲氧材料的制備方法。

背景技術

隨著我國城市空氣污染問題的日益突出，汽車排放污染正越來越受到人們的關注，世界衛生組織(WHO)和許多國家(地區)都采用空氣質量標準來控制主要污染物在大氣中的含量，以保護公眾和生態環境。近十幾年來，由于汽車保有量的迅速增加，使得我國大城市機動車污染物排放總量已超過發達國家類似規模的城市。同時，由于城市交通和人口集中度高，機動車污染物排放密度和造成的污染物濃度則比發達國家高出幾倍。另外，由于機動車尾氣的排放濃度高，排放高度低，在行人、自行車與汽車混行的交通方式中，這些廢氣直接危害著人們的身心健康，造成城鎮的機動車污染問題非常嚴重。

機動車尾氣組成成分復雜，其組成主要依賴于空燃比。主要含有三種污染物：未燃燒或未完全燃燒的碳氫化合物(HCs)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)。除此之外，還有水、氫氣、氮氣和氧氣等。在任何空燃比條件下，尾氣經催化凈化后都應符合排放標準。但只有在化學劑量比的條件下，尾氣中的還原劑和氧化劑的量相匹配三效催化劑才能有效除去尾氣中的污染物。其中，高性能稀土儲氧材料是汽車尾氣凈化催化劑的關鍵組成部分，決定催化劑的性能和壽命，是各國在汽車尾氣凈化催化劑領域競爭的焦點，它最大的特點就是能夠在富氧的條件下儲存氧，貧氧的條件下釋放氧，因而在三效催化劑中起著氧緩沖器的作用；此外，它的作用還表現在如下幾個方面：(1)提高貴金屬在載體表面的分散，降低貴金屬的使用量；(2)提高Al₂O₃載體的熱穩定性；(3)促進水煤氣轉化反應和蒸汽重整反應的進行；(4)防止催化劑硫中毒等等。

然而，目前鈰基儲氧材料面臨的主要問題是高溫下結構和織構的熱穩定性較差，比表面積較低，導致其儲/放氧能力下降；而比表面積、孔容和平均孔徑等織構性能是衡量催化材料性能優劣的一個重要指標，尤其是在高空速和高溫下(有時能達到1000℃以上)使用的汽車尾氣凈化催化劑的載體，更要求具有高的比表面積、合適的孔容和孔徑分布。

因此，為了使三效催化劑的性能更佳，本發明主要是提供一種儲氧材料，其特征為具有很高的熱穩定性能，即其在高溫條件下也保持較高比表面積和良好的儲氧能力；同時制備方法簡潔，易于工業化生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高熱穩定性、高比表面和高儲氧性能的鈰基儲氧材料的制備方法。

本發明為一種高熱穩定性鈰基儲氧材料的制備方法，其特征在于：

高熱穩定性鈰基儲氧材料的組成，含有二氧化鈰、二氧化鋯和少量氧化鋁，并且添加選自稀土金屬氧化鑭、氧化鐠、氧化釔、氧化鋱其中一種或幾種作為晶型穩定劑；其中，各組分的重量百分含量范圍為：氧化鈰∶30～80％，氧化鋯∶10～60％，氧化鋁∶2～40％，稀土穩定劑∶2～10％；

高熱穩定性鈰基儲氧材料的結構，為均一固溶體結構，并且二氧化鋯、氧化鋁和穩定劑與二氧化鈰形成均一的立方螢石結構固溶體；

高熱穩定性鈰基儲氧材料在高溫老化前后具有如下比表面積：

(1)600℃煅燒約3小時后具有大于100m²/g的比表面積；

(2)1050℃煅燒約5小時后具有大于35m²/g的比表面積；

高熱穩定性鈰基儲氧材料在高溫老化前后具有如下的儲氧性能：

(1)600℃煅燒約3小時后的儲氧量大于500μmol/g；

(2)1050℃煅燒約5小時后的儲氧量大于400μmol/g；

高熱穩定性鈰基儲氧材料的制備，是將一種包括鈰離子、鋯離子和少量的鋁離子的鹽溶液及另一種稀土穩定劑離子的鹽溶液同一種堿溶液進行共沉淀反應，在共沉淀反應時加入一種表面活性劑溶液，然后通過陳化、過濾、洗滌、干燥、煅燒，得到具有單一晶相和高儲氧性能、高比表面及適宜孔分布特性的高熱穩定性鈰基儲氧材料；其詳細工藝過程包括：

(1)在室溫條件下，分別溶解鈰鹽、鋯鹽、鋁鹽和稀土穩定劑，并按一定濃度配成金屬離子的硝酸鹽溶液或碳酸鹽溶液，優選為金屬離子的硝酸鹽溶液；

(2)在上述混合鹽溶液(1)中，加入一定比例的表面活性劑溶液，并充分混合一段時間；表面活性劑選自聚乙二醇，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺，十六烷基三甲基溴化銨，十六烷基三甲基氯化銨，優選為聚乙二醇或十六烷基三甲基溴化銨，