[發明專利]一種介孔鈰鋯固溶體復合氧化物納米材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210295245.2
• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN102807252A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 沈紹典;吳玉昭;李瑜婷;俞俊;毛東森;盧冠忠
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02;C01F17/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種介孔鈰鋯固溶體復合氧化物納米材料及其制備方法，屬于無機納米材料領域。

背景技術

介孔材料主要是指孔徑大小在2-50nm之間，且孔道結構規整均一、排列長程有序、具有特定空間對稱性的新型多孔材料。自1992年MCM-41系列介孔氧化硅材料被首次報道以來，介孔材料因其高比表面，孔道形貌排列多樣化、孔徑尺寸可調以及孔容較大等特點，引起了研究者濃厚的興趣。

CeO₂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,?可以調節氧含量的微波動，是凈化汽車尾氣三效催化劑(TWC)的一個重要的組分。但在850℃以上,?CeO_2?容易發生燒結,并且還會和Al₂O₃相互作用形成CeAlO₃，影響了它在三效催化劑中的助催化作用，使其儲氧能力降低。研究發現,在CeO₂中摻雜ZrO₂形成固溶體，能有效地阻止CeO₂的燒結,儲氧能力和熱穩定性明顯高于純CeO₂。同時Ce-Zr固溶體的高儲氧能力可以減少TWC中貴金屬的用量,從而降低TWC的成本。將鈰鋯固溶體制備成具有高比表面積、大孔徑以及大孔體積的多孔納米材料有利于增加催化劑與反應物的接觸面積，從而提高催化劑的活性。

目前，制備介孔鈰鋯固溶體復合氧化物納米材料的方法主要有以下幾種：

1.??共沉淀法：共沉淀法是制備鈰鋯固溶體較為常用的方法之一，它是用沉淀劑將可溶性的組分轉化為難溶化合物，再經分離、洗滌、干燥、焙燒等工序得到相應的化合物。

2.??溶膠-凝膠法：溶膠-凝膠法是用液體化學試劑或溶膠為原料，反應物在液相下均勻混合并進行反應，生成物是穩定的溶膠體系，經放置一定時間轉變為凝膠，其中含有大量液相，需借助蒸發除去液體介質，而不是機械脫水。

3.??表面活性劑模板法：表面活性劑模板法將具有特定空間結構和基團的表面活性劑模板引入到基材中，隨后將模板劑除去來制備具有“模板識別部位”的基材的一種手段。?

4.??水熱合成法：水熱法是指在密封的壓力容器中，以水為溶劑，在溫度從100-400℃壓力從大于0.1MPa直至幾十到幾百MPa的條件下，使前驅物(即原料)反應和結晶。

彭新林等以廉價的碳酸鈰、碳酸鋯為原料，采用硝酸共沉淀法制備了大比表面積Ce_0.8Zr_0.2O₂復合氧化物納米粉末。所得的鈰鋯固溶體納米材料均一性好，能夠承受900℃的高溫；但是其在900℃高溫陳化6h后，其比表面積只有44m²/g，直接影響其儲氧能力(彭新林,龍志奇,崔梅生,崔大立,張順利,李紅衛,張國成.?共沉淀法合成鈰鋯復合氧化物[J].中國稀土學報,?2002,20(20):104-107)。

古映瑩等分別采用共沉淀法和陰離子表面活性劑模板法制備了Ce_xZr_1-xO₂復合氧化物。結果表明,共沉淀法合成的樣品在500℃煅燒2h后,生成了立方相的Ce_0.75Zr_0.25O₂和四方相的Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶體,比表面積只達到62.1m²/g;以陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為模板劑,乙二胺為助模板劑合成的樣品在500℃煅燒2h后,生成了純四方相Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶體,比表面積可達180m²/g。結果表明以陰離子表面活性劑SDBS為模板劑,可以合成高比表面積且具有介孔結構的Ce_0.5Zr_0.5O₂復合氧化物;?加入乙二胺作為助模板劑可明顯的提高比表面積和孔體積，但是其煅燒溫度僅達到500℃，說明其在空氣中耐高溫性能較差（古映瑩，馮圣生，李金林，宋豐軒，秦利平.高比表面Ce_xZr_1-xO₂?復合氧化物的制備及表征[J].無機化學學報，2006，22（9）：1623-1627）。