[發明專利]一種高儲氧量的鈰鋯復合氧化物及其制備方法

有效

• 申請號: 201910363568.2
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110026179B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 宋錫濱;邢晶;劉洪升;焦英訓
• 申請（專利權）人: 山東國瓷功能材料股份有限公司
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J35/10;B01J37/10;B01D53/56;B01D53/86
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 王寬

本發明提供了一種鈰鋯復合氧化物，包括鈰氧化物、鋯氧化物以及至少一種選自鈰以外的稀土金屬元素的氧化物，其中含有的鈰氧化物的質量分數/鋯氧化物的質量分數之比為小于1；所述復合氧化物在750℃下熱處理4?8小時后，具有0.38?0.80ml/g的孔容，70?110m²/g的比表面積，以及至少1.16mmol[O]/g的儲氧量。本發明提供的鈰鋯復合氧化物具有較大的孔容結構以及突出的儲氧能力，并且在高溫老化后仍可以保持很好的儲氧效果。

技術領域

本發明涉及無機催化材料領域，尤其涉及一種高儲氧量的鈰鋯復合氧化物及其制備方法。

背景技術

隨著工業化的發展，機動車尾氣、工業廢氣、化工廢氣等已成為引起城市大氣污染的主要來源，減少CO、HC、NO_X等有害氣體的排放已成為當今社會的嚴峻問題。

鈰基儲氧材料(如二氧化鈰)可在富氧(貧燃)的情況下儲存氧氣，在貧氧(富燃)的情況下釋放氧氣，從而維持相對穩定的氧化還原比，保證催化劑的最大催化凈化效果。其中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，在富氧條件下可以儲存氧，確保NO_X還原，同時在貧氧條件下釋放氧，提供CO和HC氧化所需的氧。上述調節氧濃度的能力又被稱為儲氧能力(Oxygen Storage Capacity,OSC)。

現有技術中，鈰鋯固溶體在合成過程中極易出現分相現象，原因是鈰離子在合成過程中極易出現變價現象。四價鈰離子與鋯離子具有相近的Ksp及離子半徑，在沉淀過程中，沉淀速率一致，形成的固溶體結構穩定，缺陷少，抗老化能力強，儲放氧性能好。但在實際合成中，由于四價鈰離子具有較強的氧化性，極易被還原為三價鈰離子，導致最后合成的鈰鋯固溶體出現分相。因此，保證合成過程中四價鈰離子的穩定尤為重要，可以通過添加氧化性物質來實現。現有技術表明，利用共沉淀法制備鈰鋯復合氧化物，在沉淀過程中使用雙氧水氧化稀土混合料液，會影響鈰鋯復合氧化物的微觀形貌、氧化還原性質以及儲放氧能力。

公布號CN104001492A提供了一種鈰鋯基儲氧材料的制備工藝，該方案采用共沉淀法，在加入沉淀劑前加入雙氧水，所制得的鈰鋯復合氧化物經1000℃老化后的儲氧量在0.7mmol[O]/g左右。

上述方法制得的鈰鋯復合氧化物儲氧能力較低，在實際應用時并不理想。因此，如何獲得具有更大的孔容結構分布的鈰鋯復合氧化物，使其具有更高的儲氧能力和鈰還原率，從而增強廢氣中CO、HC、NO_X的脫除轉化效果，減少汽車冷啟動排放；同時提高鈰鋯復合氧化物催化劑的耐高溫抗老化性能和使用壽命，是廢氣凈化催化劑中亟需解決的問題。

發明內容

為了解決上述問題，一方面，本發明提供了一種鈰鋯復合氧化物，所述復合氧化物包括鈰氧化物、鋯氧化物以及至少一種選自鈰以外的稀土金屬元素的氧化物，所述復合氧化物中含有的鈰氧化物的質量分數/鋯氧化物的質量分數之比為小于1；所述復合氧化物在750℃下熱處理4-8小時后，具有0.38-0.80ml/g的孔容，70-130m²/g的比表面積，以及至少1.16mmol[O]/g的儲氧量。優選的，所述熱處理可以是煅燒。

本發明提供的鈰鋯復合氧化物，其含有的鈰氧化物的質量分數/鋯氧化物的質量分數之比為小于1，有利于提升儲氧性能；同時還具有較大的孔容結構和合適的比表面積，能夠在進行儲存和/或釋放氧時，顯示出更高的儲氧量和鈰還原率，并且在高溫老化后，其比表面積衰減率較低，仍具有很好的儲氧和還原效果，表現出了更為顯著的儲氧能力、催化活性以及抗高溫老化活性。

進一步地，所述復合氧化物在750℃下熱處理4-8小時后，具有0.40-0.75ml/g的孔容，優選0.45-0.70ml/g，更優選0.50-0.68ml/g。