[發明專利]一種具有較大孔半徑的介孔鈰鋯儲氧材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910546170.2
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN112108142A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 淡宜;王杰;江龍;沈彥峰;劉飛;陳耀強
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J35/10;B01D53/94
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本發明公開了一種具有較大孔半徑的介孔鈰鋯儲氧材料的制備方法。該材料是基于嵌段共聚物（聚氧乙烯?b?聚氧丙烯?b?聚氧乙烯，F127）/酚醛樹脂模板，通過嵌段共聚物在體系中的分子聚集及在高溫環境中的脫除作用和酚醛樹脂在高溫環境中的成碳支撐作用而制得。該材料中各組分以固溶體的形式存在，且通過調整酚醛樹脂的用量可使600℃焙燒后制得材料的孔半徑在6nm~16nm之間調控。

技術領域

本發明涉及汽車尾氣凈化催化劑領域，具體涉及一種孔半徑可控的介孔鈰鋯儲氧材料的制備方法，屬于化工材料領域。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，汽車行業也得到了長足的發展，全國汽車保有量快速增長，由此也導致汽車尾氣污染問題逐漸凸顯。汽車尾氣排放物中含有眾多的污染物，其中最主要的三類污染物是一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)以及氮氧化合物(NO_x)。要將這三類主要污染物轉化為無毒害的物質，最經濟最有效的手段是安裝車用三效催化劑，通過三效催化劑的作用將這三類物質氧化還原為二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)、氮氣(N₂)等。但氧化反應和還原反應為不同反應類型，氧濃度會直接影響到這兩類反應發生的效率，因此對于以上催化過程需合理控制氧濃度，從而使三類污染物的轉化率達到最大。

要達到控制氧濃度的目的，需要儲氧材料發揮效用。目前應用較多的儲氧材料主要是鈰基儲氧材料，這種儲氧材料因三價態的鈰離子和四價態的鈰離子之間的轉變而表現出儲氧和放氧能力，由此可控制氧濃度的變化，進而使三種污染物(CO、HC、NO_x)的轉化率達到理想值。純氧化鈰(CeO₂)作為儲氧材料時，熱穩定性差，在高溫下易發生孔道塌陷及顆粒燒結現象，使材料自身的比表面積下降嚴重，由此帶來兩方面問題：其一比表面積的降低不利于貴金屬的分散；其二由于CeO₂儲放氧以表面氧為主，比表面積的下降會導致材料儲放氧量的嚴重降低。針對純CeO₂熱穩定性較差的問題，在實際應用中通常會引入鋯離子(Zr⁴⁺)來調整材料的體相結構，形成鈰鋯固溶體(CeO₂-ZrO₂)材料，進而提高材料在高溫下的結構穩定性。

CeO₂-ZrO₂材料相對于純CeO₂材料在熱穩定性及儲氧性能方面已有較大提升，但面對日益嚴格的環保法規，仍需對CeO₂-ZrO₂材料進一步優化，尤其是進一步提升其熱穩定性，因為高溫條件下織構性能會直接影響催化性能。鈰鋯儲氧材料的熱穩定性與材料織構性能尤其是孔結構密切相關，一般情況下，在高溫環境下首先發生孔徑較小孔道的燒結現象，表現為材料的比表面積下降、孔容減小；而大孔結構由于材料顆粒間相距較遠，發生聚集所需的遷移距離長，相對而言不易發生孔道的燒結，孔結構破壞較小，有利于催化效率的保持。鈰鋯儲氧材料的孔半徑對于提高材料的結構熱穩定性至關重要。本發明將嵌段共聚物(聚氧乙烯-b-聚氧丙烯-b-聚氧乙烯，F127)與酚醛樹脂相結合，通過嵌段共聚物在體系中的分子聚集及在高溫環境中的脫除作用和酚醛樹脂在高溫環境中的成碳支撐作用增大材料的孔半徑，制備具有較大孔半徑的鈰鋯儲氧材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可制得較大孔半徑的介孔鈰鋯儲氧材料的方法，通過該方法可將材料的介孔尺寸在6nm～16nm范圍內調整，且材料各組分仍以固溶體形式存在。

本發明采用的技術方案如下：

一種具有較大孔半徑的介孔鈰鋯儲氧材料，由以下質量百分比組分物質經攪拌溶解、干燥、熱固化、焙燒制備而成：

本發明提供以上介孔鈰鋯儲氧材料的制備方法，具體步驟如下：