[發明專利]一種雙層結構儲氧材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010184984.5
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN101940921A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 張永平
• 申請（專利權）人: 山東梁山凱特新材料有限公司
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J35/10;B01D53/94
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 宋永麗

技術領域

本發明涉及汽車尾氣凈化劑，是一種雙層結構儲氧材料及其制備方法。

背景技術

由于汽車尾氣嚴重污染大氣，故本領域技術人員在如何凈化汽車尾氣方面提出了較多技術方案。目前，使用較多的汽車尾氣凈化催化劑主要是以鈰鋯固溶體為儲氧材料，但是，它存在下述缺陷，由于鈰鋯固溶體中CeO₂在高溫時易燒結，顆粒長大，比表面積減小，進而降低Ce⁴⁺/Ce³⁺氧化還原性能，使催化劑凈化汽車尾氣功能降低。為此，本領域采用γ-Al₂O₃解決這種缺陷，然而使用結果發現，雖然γ-Al₂O₃具有較大的比表面積，能使鈰鋯固溶體和催化劑活性成份高度分散在其表面，提高凈化效率，但是，由于γ-Al₂O₃與鈰鋯固溶體物理的混合，經過球磨再經儲氧材料與鉑、鋯、鈀等活性成份共同浸漬在蜂窩狀載體表面，用這種方法及組份制備的儲氧材料在1000℃以上，仍會使涂層材料發生燒結，造成多孔氧化物孔道坍塌，使比表面積減少，從而導致儲放氧能力減弱，并使分散在其表面的貴金屬被填入坍塌的孔道內，進而降低催化能力。

發明內容

本發明的目的是，提供一種雙層結構儲氧材料及其制備方法，以解決已有技術存在的不足，進一步提高催化劑的凈化能力。

本發明為實現上述目的通過以下技術方案實現：一種雙層結構儲氧材料，它由鈰鋯固溶體和大比表面γ-Al₂O₃復合而成，其通式為：

Re_xCe_yZr₁-x-yO₂-Al₂O₃，其中x為0-0.2，y為0.2-0.8。

本發明的一種雙層結構儲氧材料的制備方法，包括以下步驟：

①取硝酸鑭溶液、硝酸鈰溶液、硝酸釔及硝酸鋯溶液，按其氧化物質量比5-10∶20-60∶5-7∶30-70比例混合，置入容器內充分攪拌均勻后，加入濃度為2-10mol/L的氨水，進行沉淀至溶液PH＞8.5-10為止，得到沉淀物；

②在步驟①的沉淀物中加入氧化鈰質量的50％的工業雙氧水，使Ce³⁺氧化成Ce⁴⁺，得到鈰鋯前驅化合物Re_xCe_yZr₁-x-y(OH)₂；

③將Re_xCe_yZr₁-x-y(OH)₂按RexCeyZr₁-x-yO₂與γ-Al₂O₃質量比1∶1混合，混合后攪拌均勻得到混合物；

④步驟③中的混合物在55℃-85℃去離子水中洗滌、過濾后，再加入表面活性劑，表面活性劑的加入量為稀土的硝酸鹽和氧化鋯總質量的10-50％，打漿后，在80-200℃下烘干，然后在500-800℃下灼燒，鈰鋯前驅化合物Re_xCe_yZr₁-x-y(OH)₂分解為Re_xCe_yZr₁-x-yO₂，最后進行氣流粉碎，獲得雙層結構的粉體儲氧材料。

步驟④中所述的表面活性劑是季戊四醇聚氧乙烯醚，聚酯氧化乙烯或丁醚的任一種。

步驟①所述硝酸鑭溶液、硝酸鈰溶液、硝酸釔及硝酸鋯溶液的氧化物質量比為5∶20∶5∶70。

本發明的優點在于：將儲氧材料制成雙層結構，使鈰鋯固溶體高度均勻的分散在大比表面積γ-Al₂O₃的表面，使分散在表面的活性成份的催化活性位增多，大幅度提高了高溫條件下鈰鋯固溶體的穩定性，本發明儲氧材料在1000℃-1100℃下，比表面積減少的幅度大幅降低，大幅度提高了凈化功能。

由于本發明采用的表面活性劑，能在離子之間形成界面膜，阻止離子之間發生大的團聚現象，并能在灼燒過程中分解時放出更多的熱量，使之具有擴孔的作用，使鈰鋯固溶體中的大孔相對增多，從而提高了儲氧材料的抗老化性能。