[發明專利]一種高性能鈰鋯納米復合氧化物制備方法

在審

• 申請號: 201210084405.9
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN103316657A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 劉雪松;石磊
• 申請（專利權）人: 浙江海亮環境材料有限公司
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01D53/94
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及鈰鋯納米復合氧化物合成領域，特別涉及一種高性能鈰鋯納米復合氧化物制備方法。

背景技術：

隨著交通事業的發展，世界汽車的擁有量正在急劇地增加，中國已經成為一個世界上的汽車大國。截至2011年6月，中國機動車保有量為2.17億輛，其中汽車和摩托車為機動車的主要構成部分。預計到2020年左右，我國的汽車保有量與美國大體相當，以石油產品為燃料的汽車在給人們帶來方便和快捷的同時，也帶來了無法回避的空氣污染問題。

催化轉化技術的應用是實現汽車超低排放的最有效手段。在汽車尾氣治理的三效催化劑(TWCs)中，CeO₂-ZrO₂復合氧化物(Ce_xZr_1-xO₂固溶體)是極重要的組分，特別是它具有獨特的由可逆氧化還原反應產生的儲氧和釋氧的能力，可以調節尾氣中氧含量的微波動。近年來，為了滿足催化劑冷啟動性能，其催化轉化器的安置位置越來越靠近發動機排氣口，這些催化劑的工作溫度可達到1000～1100℃，CeO₂-ZrO₂容易發生燒結，從而使儲放氧能力降低。TWCs存在的另一個主要問題是其對各種污染物的高轉化率只有在空燃比較窄的操作窗口下才能實現。但在實際應用過程中，由于發動機工況的不斷變化，使得空燃比在理論空燃比14.63附近波動。鈰鋯固溶體的高儲放氧能力可以拓寬三效催化劑的空燃比窗口，削弱空燃比振蕩對三效催化劑性能的影響，并可以減少TWCs中貴金屬的用量，降低TWCs的成本。近幾年來，為了改善鈰鋯固溶體材料的抗燒結性能和儲放氧性能，它們的制備方法以及其它金屬元素的摻雜改性引起了人們的廣泛關注。

發明內容：

本發明的目的是針對現有的鈰鋯納米復合氧化物熱穩定性不高、合成工序復雜、成本高等缺點，提供一種采用共沉淀合成高性能鈰鋯納米復合氧化物的方法。

為實現該發明目的，本發明采用的技術方案為：

將鈰、鋯的硝酸鹽溶于水配成一定濃度的混合溶液，加入沉淀劑與添加元素的可溶鹽溶液至pH為8-10，繼續攪拌0.5-1.5h后，去除水得到鈰鋯復合氧化，在氮氣氛600-800℃焙燒1-2h，然后空氣中焙300-500℃焙燒2-3h，制得的高性能鈰鋯納米復合氧化物。CeO₂+ZrO₂的總含量為85-95wt％。

上述的沉淀劑為氨水、尿素溶液、碳酸銨中的一種或幾種。

上述添加元素為Pr、La、Nd、Y可溶鹽的一種或者幾種。

上述去除水的方式為真空干燥。

與現有技術相比，本發明有如下優點：

(1)本發明的制備方法工藝簡單，設備要求低、成本低。

(2)本發明的鈰鋯納米復合氧化物的比表面積大于90m²/g，儲氧量高大于300μmol/g。

(3)本發明的鈰鋯納米復合氧化物熱穩定性高，1050℃老化10h后其比表面積大于70m²/g。

本發明的高性能鈰鋯納米復合氧化物可應用于高排放標準的汽車尾氣處理領域，性價比高具有廣闊的應用前景。

具體實施方式：

為能進一步了解本發明專利的發明內容，特點及功效，茲列舉以下實施例：

實施例1

將鈰和鋯的硝酸鹽溶于水配成一定濃度的溶液，一定量釔的鹽溶液與氨水一起滴加至pH為9，并保證最終鈰、鋯和釔的摩爾比例為4∶5∶1。攪拌1h，80℃真空干燥出去水；氮氣氛下700℃焙燒1h，最后空氣氛下400℃焙燒4h，所得到的鈰鋯納米復合氧化物比表面積為140m²/g、儲氧量為310μmol/g，經過1050℃老化10h后其比表面積為82m²/g。

實施例2

與實施例1不同之處在于添加的元素為La和Nd，且最終鈰、鋯和La+Nd的摩爾比例為4∶5∶1。攪拌0.5h，70℃真空干燥出去水；氮氣氛下800℃焙燒2h，最后空氣氛下500℃焙燒3h，所得到的鈰鋯納米復合氧化物比表面積為130m²/g、儲氧量為330μmol/g，經過1050℃老化10h后其比表面積為75m²/g。

實施例3

與實施例2不同之處在于沉淀劑為氨水與尿素的混合溶液，攪拌2h，60℃真空干燥出去水；氮氣氛下600℃焙燒1h，最后空氣氛下300℃焙燒4h，所得到的鈰鋯納米復合氧化物比表面積為150m²/g、儲氧量為345μmol/g，經過1050℃老化10h后其比表面積為88m²/g。