[發明專利]鈰鋯基復合氧化物及其制備方法和負載的汽車尾氣凈化催化劑

在審

• 申請號: 202011354933.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112827491A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 王健禮;鄧杰;李珊珊;陳耀強;焦毅;徐海迪
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J23/10;B01J37/02;B01J37/03;B01J35/10;B01J37/16;B01J37/18;C01G25/00;B01D53/94;B01D53/56;B01D53/72
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 周敏

1.一種鈰鋯基復合氧化物，其特征在于，為純鈰鋯復合氧化物，或含有摻雜元素的氧化物的多元鈰鋯基復合氧化物；所述鈰鋯基復合氧化物包括的組分和各組分的質量百分含量如下：氧化鈰10～70％，氧化鋯20～70％，摻雜元素氧化物0～10％；所述摻雜元素選自堿土金屬元素、鋁元素、過渡金屬元素或17種稀土元素中的至少一種；所述復合氧化物的晶體結構中含有燒綠石結構。

2.根據權利要求1所述鈰鋯基復合氧化物，其特征在于，化學成分組成及各組分的重量百分含量優選為：氧化鈰30～60％、氧化鋯40～70％、摻雜元素氧化物0～10％。

3.一種鈰鋯基復合氧化物的氧化物混合物，其特征在于，包括權利要求1或2所述鈰鋯基復合氧化物和金屬氧化物，所述金屬氧化物選自氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、氧化硅、氧化鈦中的至少一種。

4.權利要求1所述鋯基復合氧化物的制備方法，其特征在于，包括將初始鈰鋯基復合氧化物在溫度≥900℃條件下，用還原劑還原處理2h以上，所述還原劑選自氫氣、一氧化碳、活性炭、石墨中的至少一種；還原處理后，再在300～800℃下進行氧化處理，氧化氣氛為空氣或氧氣與惰性氣體的混合氣氛；所述初始鈰鋯基復合氧化物通過沉淀法、溶膠-凝膠法、微乳液法、水熱合成法、模板法等制備得到。

5.根據權利要求4所述鋯基復合氧化物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據目標鈰鋯基復合氧化物的化學組成計量和稱取相應的金屬鹽(鈰鹽和鋯鹽)，將各金屬鹽溶解于適量的去離子水中并混合均勻，得到金屬鹽混合溶液；

(2)以堿液為沉淀劑，在攪拌下將步驟(1)所得金屬鹽混合溶液與沉淀劑混合，得到沉淀懸浮液；

(3)將步驟(2)所得沉淀懸浮液陳化2～24h；或將所得沉淀懸浮液進行抽濾、洗滌、重新調漿后再進行陳化2～24h；所述陳化在空氣氣氛或惰性氣氛下，60～100℃敞開體系或60～200℃密閉高壓反應釜中進行；

(4)將步驟(3)陳化后的沉淀懸浮液抽濾、洗滌后得到固體，將固體在400～800℃下焙燒2～8h，焙燒過程在空氣氣氛或惰性氣氛中進行，得到初始鈰鋯基復合氧化物；

(5)將步驟(4)所得初始鈰鋯基復合氧化物在溫度≥900℃條件下，采用還原劑進行還原處理，還原時間≥2h，所述還原劑選自氫氣、一氧化碳、活性炭、石墨中的至少一種；然后再在300～800℃下進行氧化處理，氧化氣氛為空氣或氧氣占比為5～20vol.％的氧氣惰性氣體混合氣氛，得到含燒綠石結構的鈰鋯基復合氧化物。

6.根據權利要求5所述方法，其特征在于，步驟(1)所述金屬鹽選自硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、氯化物中的至少一種；所述金屬鹽中鈰鹽中鈰的價態優選為四價；步驟(2)中所述沉淀劑選自堿金屬、堿土金屬對應的氫氧化物、氨水、碳酸氨、碳酸氫銨、尿素中的至少一種，為避免堿金屬引入，一般不選擇氫氧化鈉或氫氧化鉀；沉淀劑的用量滿足使所述沉淀懸浮液的pH為8.5～9.3。

7.根據權利要求5所述方法，其特征在于，步驟(2)沉淀前在金屬鹽溶液或沉淀劑中加入表面活性劑或模板劑，或在步驟(3)陳化前在沉淀懸浮液中加入表面活性劑或模板劑，或在步驟(3)陳化后抽濾前在沉淀懸浮液中加入表面活性劑或模板劑，或在抽濾后將濾餅用水、氨水或其他堿溶液(如碳酸銨、碳酸氫銨或尿素)重新調漿后加入表面活性劑或模板劑；所述表面活性劑或模板劑選自陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑中的至少一種；優選碳原子數為8～20的脂肪酸、脂肪醇、脂肪胺中的至少一種；表面活性劑的添加量優選為15wt％～60wt％；表面活性劑添加后在60℃下攪拌2～3h。

8.根據權利要求5所述方法，其特征在于，步驟(5)還原溫度為900～1100℃，還原處理時間為2～6h，還原氣氛優選為5vol.％～10vol.％H₂/N₂；氧化處理溫度為400～800℃，氧化處理時間為1～4h。