[發明專利]一種含鎂稀土儲氧材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010294880.X
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN102416315A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 黃小衛;崔梅生;馮宗玉;于瀛;侯永可;趙娜;龍志奇;李紅衛
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院;有研稀土新材料股份有限公司
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J37/03;B01D53/94
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 郭佩蘭

技術領域

本發明涉及一種含鎂稀土儲氧材料及其制備方法。具體地說，該稀土儲氧材料含有一定量氧化鎂。該稀土儲氧材料是以由鈣或/和鎂礦物或氧化物、氫氧化物為原料經過焙燒、消化、調漿和碳化等工序中至少一步制備的碳酸氫鎂和/或鈣水溶液作為沉淀劑，而進行制備。本發明中含鎂稀土儲氧材料包括但不限于鈰鋯復合氧化物，也可以為鐠鋯復合氧化物和鋱鋯復合氧化物等。該含鎂稀土儲氧材料是一種優良的催化劑載體或助劑材料，可應用于機動車尾氣催化凈化和工業廢氣處理等。

背景技術

機動車尾氣已成為城市大氣主要污染源。隨著汽車尾氣排放標準逐步加嚴，高性能的汽車尾氣催化劑需要進一步高溫穩定的鈰鋯復合氧化物助劑材料。鈰鋯助劑充當一個氧緩沖器，具有儲氧、放氧功能，有效拓寬三效催化劑的空燃比操作窗口，提升催化劑的凈化效果。在催化劑中通常高比表面是十分必需的，汽車尾氣高溫下，氧化鈰比表面會大幅下降。氧化鋯和其他穩定劑的加入會增加鈰材料的高溫穩定性，而且其氧化還原性能也得到改善。高比表面、高溫穩定的鈰鋯復合氧化物材料已成為機動車尾氣凈化催化劑的關鍵材料。鐠鋯、鋱鋯復合氧化物也是一種很好的催化劑助劑材料，具有高儲放氧能力，在機動車尾氣催化控制和工業廢氣凈化方面有很大應用價值。

共沉淀方法是規模化生產鈰鋯、鐠鋯、鋱鋯等稀土儲氧材料的常規方法，目前公開的國內外鈰鋯、鐠鋯、鋱鋯等儲氧材料制備方法，所用沉淀劑基本上為氨水、碳酸氫銨等堿類，每年產生大量的氨氮廢水，對環境造成了嚴重污染。另一方面為處理氨氮廢水，需要增加額外昂貴的環保設備投資和廢水處理運行成本。

我國目前加強了環保治理與處罰的力度，特別是廢水控制指標日益嚴格。在我國南方地區，為保護水資源和人類環境，工業污水中的氨氮含量嚴格控制，指標很高。目前氨氮體系制備技術已經受到巨大應用限制，有的工廠(如稀土分離廠等)已經取消氨氮沉淀體系制備技術，采用碳酸鈉或氫氧化鈉代替氨水、碳酸氫銨做沉淀劑生產金屬碳酸鹽、氫氧化物或金屬氧化物，但成本增加1倍左右，而且帶來了高濃度鈉鹽廢水污染。

發明內容

本發明提出了一種含鎂的稀土儲氧材料。即該稀土儲氧材料含有一定量氧化鎂，化學表達式為RE_xZr_yM_zO₂，其中RE代表稀土元素中的至少一種，M代表Mg和其他金屬，x、y、z是摩爾比，0.1≤x≤0.9；0.1≤y≤0.9；0＜z≤0.3，x+y+z＝1，儲氧材料中氧化鎂含量為0.001wt％～5wt％。該稀土儲氧材料含有的氧化鎂由碳酸氫鎂沉淀劑沉淀其他金屬時加入或引入，氧化鎂含量是通過控制制備工藝參數來控制。該含鎂的稀土儲氧材料作為助催化劑應用于催化領域，在1000℃下焙燒4小時，比表面積大于35m²/g，1100℃下焙燒3小時，比表面積大于20m²/g，500℃儲氧量大于800μmol/g。

進一步說，該含鎂的稀土儲氧材料中，所述稀土元素為鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔、鈧中的至少一種，所述其他金屬為鋁、鈦、鈣、鍶、鋇、錳、鐵、銅、鉿中的至少一種。

本發明也提出了一種含鎂稀土儲氧材料的制備方法。即為了降低生產成本，消除氨氮廢水對環境的污染，提出了一種稀土儲氧材料新的制備方法，即以廉價的鎂或/和鈣礦物或氧化物、氫氧化物為原料經過焙燒、消化、調漿和碳化等工序中至少一步制備的純凈的碳酸氫鎂和/或碳酸氫鈣水溶液作為沉淀劑沉淀稀土、鋯金屬離子或稀土、鋯及其他金屬離子，得到含鋯稀土的復合碳酸鹽、堿式碳酸鹽中的至少一種，再經過焙燒制得含鎂的稀土儲氧材料。含鎂的稀土儲氧材料包括但不限于鈰鋯復合氧化物、鐠鋯復合氧化物或鋱鋯復合氧化物。