[發明專利]二元摻雜鈰鋯載體催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410395354.0
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN104128174A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 黃貽展;尹鵬;王忠;徐清輝
• 申請（專利權）人: 淄博加華新材料資源有限公司
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術領域

本發明涉及一種固溶體載體催化劑，具體涉及一種二元摻雜鈰鋯載體催化劑及其制備方法。

背景技術

氧化鈰作為一種重要的催化劑載體，具有獨特的儲氧能力和其他優異性能。鈰離子在氧化或還原氣氛下發生Ce³⁺和Ce⁴⁺間的氧化還原反應，從而實現儲氧和放氧功能，有助于實現汽車尾氣等的催化轉化，但純的氧化鈰在高溫下極易燒結，導致儲放氧能力下降，通過向氧化鈰中摻雜適量的鋯形成鈰鋯基氧化物固溶體，可以很大程度上提高氧化鈰高溫抗老化性和儲放氧性能，因此，圍繞著鈰鋯基氧化物固溶體的合成研究受到人們的廣泛關注。但是現有的氧化鈰載體催化劑存在生產成本高、粉體團聚嚴重、比表面積小等缺陷。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種二元摻雜鈰鋯載體催化劑，克服了在鈰鋯載體中進行摻雜所產生的摻雜缺陷，同時大大提高載體催化劑的熱穩定性和老化比表面積、儲氧量等性能指標；本發明還提供其制備方法，原料價格便宜，工藝過程簡單，有利于規模化工業化生產。

本發明所述的二元摻雜鈰鋯載體催化劑，化學成分組成及重量含量為：

氧化鈰30-50份、氧化鋯30-50份和其它稀土氧化物1-20份；

其中，其它稀土氧化物為：氧化鑭、氧化鐠、氧化釹、氧化釔或氧化釤中的至少兩種。

優選的化學成分組成及重量含量為：

氧化鈰30-50份、氧化鋯30-50份、氧化鑭0.5-1份、氧化鐠0.5-1份、氧化釹2-3份、氧化釔3-4份和氧化釤5-8份。

在鈰鋯載體中摻雜其它稀土氧化物可以提高其比表面積和儲氧量，尤其是摻雜氧化釤時，催化劑的存儲氧能力有了很大的改進，當在載體催化劑中摻雜氧化釤時，在低摻雜濃度范圍，隨著摻雜氧化物濃度的增大，載體催化劑的存儲氧能力有升高趨勢，但在高濃度范圍內，隨著摻雜氧化物濃度的進一步增大，載體催化劑的存儲氧能力及高溫穩定性反而變低，在氧化鈰30-50份、氧化鋯30-50份時，氧化釤優選添加氧化釤5-8份，在此范圍內載體催化劑的存儲氧能力及高溫穩定性最強。在鈰鋯載體中進行摻雜必須要克服摻雜缺陷的產生，因為在鈰鋯晶體中引入低價(或高價)陽離子氧化物時，陽離子占據四價鈰離子的晶格位置的同時，為了保持區域電荷的平衡而產生缺陷。而本發明選擇氧化鑭0.5-1份、氧化鐠0.5-1份、氧化釹2-3份、氧化釔3-4份與氧化釤5-8份共同添加到氧化鈰30-50份和氧化鋯30-50份中，很大程度的克服了摻雜缺陷的產生。

所述的二元摻雜鈰鋯載體催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將氯化鈰、硝酸鋯和其它稀土氧化物對應的鹽的水溶液混合得到混合液，混合液的濃度控制在0.4-0.5mol/L，料液pH值控制在1-3之間，充分攪拌均勻；

(2)加入重量分數的為混合液的0.1-1％的表面活性劑，攪拌均勻后放置在恒溫槽中靜置1-2小時；

(3)在室溫狀態下將氨水或氫氧化鈉加入步驟(2)中得到的料液中，控制pH值在8-10之間，可得到一種膠狀沉淀物；

(4)將步驟(3)中得到的膠狀沉淀物用去離子水進行洗滌并脫水；

(5)將步驟(4)中脫水得到的產物放到窯爐中在500-700℃條件下焙燒4-6小時，然后粉碎后得到所述的二元摻雜鈰鋯載體催化劑。

其中：

步驟(1)中其它稀土氧化物對應的鹽為其對應的氯化鹽或硝酸鹽。

步驟(1)料液的pH通過添加氨水、碳酸氫銨或氫氧化鈉調整。

步驟(2)中所述的表面活性劑為非離子表面活性劑或陰離子表面活性劑。

非離子表面活性劑為聚乙二醇類、油酸或烷基胺類中的一種或幾種。

陰離子表面活性劑為磷酸鹽或磺酸鹽中的一種或幾種。

步驟(2)中恒溫槽的溫度恒定在40-50℃。

步驟(5)中粉碎后的粒徑為1-5微米。

綜上所述，本發明具有以下優點：

(1)通過優化組分和含量，克服了在鈰鋯載體中進行摻雜所產生的摻雜缺陷。

(2)本發明大大提高載體催化劑的熱穩定性和老化比表面積、儲氧量等性能指標，制備得到的載體催化劑是以固溶體形式存在，其晶粒度為：1-10nm，經500-700℃煅燒4-6小時后的新鮮比表面積為：150-180m²/g，1000℃煅燒10小時后老化比表面積為：50-80m²/g，儲氧量高于1000umol/g。

(3)原料價格便宜，工藝過程簡單，有利于規模化工業化生產。