[發明專利]一種高熵氧化物儲氧材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210292760.9
• 申請日: 2022-03-23
• 公開（公告）號: CN114618503B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 張一波;劉秋文;楊向光;廖伍平
• 申請（專利權）人: 中國科學院贛江創新研究院
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/10;B01J35/10;B01D53/94
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 趙穎

本發明提供了一種高熵氧化物儲氧材料及其制備方法和應用，所述制備方法包括：(1)將金屬硝酸鹽和絡合劑混合，得到混合液，所述金屬硝酸鹽中包括至少五種金屬的硝酸鹽；(2)將所述混合液進行水熱反應，得到高熵氧化物儲氧材料前驅體；(3)將所述高熵氧化物儲氧材料前驅體進行焙燒，得到高熵氧化物儲氧材料。本發明通過添加絡合劑并進行水熱反應制備高熵氧化物儲氧材料，制備方法簡單，無需特定的氣氛，絡合劑和水熱反應相互配合能夠均勻地絡合各種離子，避免成核過程中各種離子的沉淀晶相分離，制備得到的高熵氧化物儲氧材料具有較高的比表面積、較好的熱穩定性和優異的儲放氧性能。

技術領域

本發明屬于材料科學技術領域，涉及一種高熵氧化物儲氧材料及其制備方法和應用。

背景技術

高效的儲放氧材料是汽車尾氣三效催化劑的重要組成部分，其儲放氧性能決定了整體催化劑的污染物消除性能。鈰鋯固溶體作為目前廣泛應用的儲氧材料，普遍存在因穩定性不足導致其儲放氧性能下降的情況。而目前國際主流的尾氣排放標準日趨嚴格，對鈰鋯固溶體儲氧材料提出了更高的要求，因此開發更高穩定性的鈰鋯儲放氧材料是推動汽車尾氣排放升級的重要途徑。

高熵納米材料是指納米尺度下的5種或超過5種元素均勻混合的化合物，是一種熵穩定的納米材料，具有獨特的物理化學性質(例如：雞尾酒效應，可調的電子和幾何結構，高的化學和熱穩定性)，也因此吸引了廣泛的關注。相比于高熵合金材料，高熵氧化物因生成過程中會釋放大量的熱，導致其生產制備存在一定困難。自從2015年首例巖鹽相高熵氧化物MgNiCoCuZnO通過球磨法合成以來，其它不同晶型的高熵氧化物合成及相關應用迅速發展，如鈣鈦礦相、尖晶石相、立方螢石相等。例如，巖鹽相過渡金屬高熵氧化物CoCuMgNiZnO用于鋰電池，發現在此高熵氧化物中鋰離子不僅具有很高的遷移率(10^-3S?cm^-1)，同時又具備很高的絕緣常數。

盡管眾多的高熵氧化物制備方法被開發并取得了良好的進展，例如火焰噴霧熱解法、霧化噴霧熱解法、反相共沉淀法、固態燒結法等，但是這些方法不僅涉及到相對復雜的反應設備，也需要用到高的反應溫度(1000℃)，同時制備得到的高熵氧化物具有較大地顆粒尺寸，而較大的顆粒尺寸在要求高比表面積的多相催化體系中被認為是不利的。尤其是固相燒結法所需的長時間、超高溫、高壓等嚴苛的合成條件極大地限制了納米高熵氧化物的發展。

綜上所述，開發一種低溫、快速的納米高熵氧化物制備方法，并將其用于三效催化劑的儲氧材料領域仍存在很大的挑戰，這對高熵氧化物的實際應用具有重要的意義。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種高熵氧化物儲氧材料及其制備方法和應用。本發明通過添加絡合劑并進行水熱反應制備高熵氧化物儲氧材料，制備方法簡單，無需特定的氣氛，絡合劑和水熱反應相互配合能夠均勻地絡合各種離子，避免成核過程中各種離子的沉淀晶相分離，制備得到的高熵氧化物儲氧材料具有較高的比表面積、較好的熱穩定性和優異的儲放氧性能。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種高熵氧化物儲氧材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將金屬硝酸鹽和絡合劑混合，所述金屬硝酸鹽中包括至少五種金屬的硝酸鹽，得到混合液；

(2)將步驟(1)所述混合液進行水熱反應，得到高熵氧化物儲氧材料前驅體；

(3)將步驟(2)所述高熵氧化物儲氧材料前驅體進行焙燒，得到高熵氧化物儲氧材料。