[發(fā)明專利]一種納米氧化鈰和氧化鋯固溶體的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910193336.3
• 申請日: 2009-10-27
• 公開（公告）號: CN101696034A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發(fā)明（設計）人: 袁文輝;周辰辰;李莉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02;C01F17/00;B01J23/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛(wèi)東

技術領域：

本發(fā)明涉及一種納米氧化鈰和氧化鋯固溶體的制備方法。此類復合氧化物固溶體可以用于汽車尾氣凈化催化劑以及其它催化材料。

技術背景：

我國稀土儲量占世界總儲量的近70％，稀土儲量和產量都位居世界第一。1995年稀土用量僅次于美國，位居世界第二；自2000年起，我國稀土消費量已超過美國，居于世界第一位，2003年我國稀土消費量占全球總消費量的35％。在美國，汽車催化劑是稀土原料的最大用戶，而稀土在我國機動車催化劑中應用比例較小。1996年，美國在汽車尾氣凈化催化劑中的稀土用量達到1.3萬噸(以REO-烯土氧化物計)，占當年美國稀土總消耗量的46％，1999年更上升到占其總消費量的60％，我國汽車催化劑僅占總消費量的不足2％，與國外應用量和應用水平相比差距很大。

由此可以看出，我國本土機動車用催化劑企業(yè)一方面對催化劑中高性能新型稀土材料的開發(fā)和應用需求在不斷增加；另一方面由于其自身較小的市場占有率限制了與稀土企業(yè)形成共同開發(fā)、實現雙贏的良性創(chuàng)新。因此，在看到機動車催化劑用稀土材料巨大市場前景的同時，應該暢通稀土企業(yè)與機動車催化劑企業(yè)的合作渠道，形成優(yōu)勢互補，要提高基礎研究水平和產業(yè)化水平以及充分發(fā)揮我國稀土資源優(yōu)勢，促進稀土基機動車催化劑環(huán)保技術的發(fā)展，促進我國稀土產品向高附加值、多元化方向轉型。中國作為世界稀土大國，機動車用稀土產品的發(fā)展不僅要面向中國市場，更要著眼于走向國際市場。

隨著汽車尾氣排放法規(guī)越來越嚴格，用于處理與凈化大氣污染物的催化轉化技術越來越重要。此類催化轉化常常采用催化劑作為污染物轉化的核心材料。隨著催化性能的逐漸提高，采用稀土元素氧化物及其復合氧化物作為催化材料提高催化劑的活性、穩(wěn)定性以及選擇性顯得十分重要。例如汽車尾氣催化劑(三效催化劑)采用鈰鋯復合氧化物提高催化劑的儲氧能力，從而提高含貴金屬的催化劑轉化一氧化碳、氮氧化物和碳氫化合物的活性。由于貴金屬價格昂貴，因而提高經濟效益，減少貴金屬的用量，并且還同時保持良好三效催化活性，同時還擁有高的低溫活性和高的熱穩(wěn)定性，已成為研究汽車尾氣凈化技術的專家們努力追求的目標。

中國發(fā)明專利02110041.1公開了一種基于氧化鈰和氧化鋯的復合氧化物固溶體的制備工藝，其復合氧化物包括氧化鈰10～90％(wt)、氧化鋯10～90％(wt)，其特征在于是由含鈰離子和鋯離子的溶液按比例混合經堿沉淀、對沉淀物熱處理、烘干、煅燒制得。該方法操作簡單，工藝過程易控制，是一種既經濟又易于工業(yè)化生產的制備氧化物催化劑的方法。此制備方法是目前應用較廣泛的共沉淀方法，但也存在一些缺點，如添加的沉淀劑易影響產品純度，不同金屬離子沉淀不均勻，顆粒的團聚問題得不到好地解決，穩(wěn)定性較差等等。

Nunan?John?G等人采用傳統溶膠凝膠法，通過加入檸檬酸絡合劑來制得CeO₂-ZrO₂固體溶液，pH值、膠凝溫度以及水解時水的加入量對其性能有明顯影響。該方法也存在一些問題，如由于使用醇鹽作為原料，成本高，有污染在熱處理過程中，由于其比表面大，易板結，整個溶膠-凝膠過程所需時間較長。

發(fā)明內容：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于納米氧化鈰和氧化鋯固溶體的制備方法，進一步改善顆粒的團聚、穩(wěn)定劑的分布、物相以及抑制晶粒的長大和燒結，得到穩(wěn)定性好、比表面積大的納米鈰鋯固溶體。

本發(fā)明目的通過如下技術方案實現：

一種納米氧化鈰和氧化鋯固溶體的制備方法，包括以下步驟和工藝條件：

(1)根據納米氧化鈰和氧化鋯固溶體原料的配方，將占原料重量10～90％的含鈰離子化合物和占原料重量10～90％含鋯離子化合物分別溶于去離子水，都配置成濃度1～3M的溶液；將該兩溶液混合后加堿性物質，調節(jié)pH值為7～10，生成沉淀，沉淀經熱處理陳化，洗滌，離心過濾，得到濾餅；所述含鈰離子化合物為硝酸鈰或硫酸鈰；所述含鋯離子化合物為硝酸氧鋯，丙醇鋯或丁醇鋯；所述堿性物質為氨水；所述原料為含鈰離子化合物和含鋯離子化合物；

(2)將步驟(1)所得濾餅溶解于硝酸中，加入表面活性劑，其用量為鈰鋯復合氧化物重量的0.1％～0.5％，100℃～150℃下回流15～25h，得乳白色膠體；所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或十六烷基三甲基溴化銨；

(3)將膠體干燥后在馬弗爐中400～900℃煅燒3～5h，得到所制備的納米氧化鈰和氧化鋯的復合氧化物。

為進一步實現本發(fā)明目的，所述的氨水濃度優(yōu)選為0.1～6.0mol/L。