[发明专利]高比表面的Ce-Zr-La-O复合氧化物材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机及固体材料化学的制备，特别是一种高比表面的Ce-Zr-La-O复合氧化物 材料的制备方法。

背景技术

汽车尾气污染作为一个全球性环境问题，一直备受关注。可持续发展的需要使得汽车尾 气排放法规要求日益严格，催化转化技术的应用可以行之有效地解决该问题。三效催化剂理 论的空燃比条件下的催化转化效率最高，而在实际使用中由于汽车工况的不稳定性，空燃比 往往存在较大幅度的振荡。CeO₂-ZrO₂复合氧化物因具有储放氧性能，可对空燃比的振荡起到 缓冲作用，从而使三效催化剂尽可能发挥最大效用。

为了提高三效催化剂的催化性能以及CeO₂-ZrO₂复合氧化物的储放氧性能和热稳定性，在 铈锆固溶体体系中通常添加其它金属形成的CeO₂基或ZrO₂基多组分复合氧化物，以获得具有更 优的结构、织构和储氧性能的储氧材料，从而提高三效催化剂的催化性能，此方面已经成为 该类催化新材料研究的热点。在CeO₂-ZrO₂复合氧化物中进一步添加其它稀土元素，如稀土元 素La、Nd、Pr等，不仅可以显著提高复合氧化物的热稳定性，少量掺杂更能产生更多的晶格 氧空穴，提高体相氧的流动性、储氧量及催化剂的催化氧化-还原活性。在CeO₂-ZrO₂复合氧化 物中进一步添加适量的过渡金属，如MnOx、CuO等与铈锆固溶体反应生成三元氧化物，可极 大地提高氧化铈的低温氧化还原特性，降低了催化剂的起燃温度。另外，作为汽车尾气净化 催化剂，其工作条件非常苛刻，如要适应高空速、耐高温的环境，因此催化剂涂层材料的比 表面、孔体积和平均孔径等织构性质扮演着十分重要的角色，而这些材料的结构、织构和储 氧性能等方面性质很大程度上取决于其制备方法，不同的制备方法对这些性质有显著的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种高比表面的Ce-Zr-La-O复合氧化物材料的制备技术。

本发明提供制备高比表面的Ce-Zr-La-O复合氧化物材料的方法，是以铈、锆和镧的硝酸 盐为原料，采用共沉淀法制备Ce-Zr-La-O复合氧化物前驱物，采用超临界干燥法干燥，制得 Ce-Zr-La-O复合氧化物材料，所述复合氧化物材料中组分铈、锆和镧的摩尔比为 1∶2.5～4.5∶0.155～0.235，制备步骤如下：

1)、按铈、锆和镧的摩尔比为1∶2.5～4.5∶0.155～0.235，将铈、锆和镧的硝酸盐溶解在水中， 搅拌均匀后，滴加氨水混合液的pH值调至为9.0～10.0，室温下静置老化6～12小时；

2)、将含有铈、锆和镧的沉淀物用蒸馏水抽滤洗涤，再用无水乙醇交换沉淀物中的水；

3)、将乙醇交换后的沉淀物置于高压反应釜内，加入无水乙醇，进行超临界法干燥，超临界 条件为压力7.0～10MPa、升温速率1.0～3.0℃/min，温度200～250℃；

4)、超临界条件下保持2～4小时，恒温下缓慢放出气体，得到Ce-Zr-La-O复合氧化物前驱物；

5)、将步骤4得到的前驱物在空气气氛中经500～600℃处理2～4h，制得Ce-Zr-La-O复合氧 化物材料。

本发明所述制得的复合氧化物材料的比表面积大于180m²/g，具有宽孔径分布4～40nm的 介孔织构。

本发明所提供的制备Ce-Zr-La-O复合氧化物材料的技术，其优点是：采用共沉淀法和超 临界干燥法制备，工艺简单，反应过程容易控制，容易实现工业化的生产；制得的Ce-Zr-La-O 复合氧化物材料比表面大、耐高温性能好和具有介孔织构，如Ce-Zr-La-O复合氧化物前驱物 在500℃空气气氛中处理4h，其比表面积大于180m²/g，并具有宽孔径分布(4～40nm)的介 孔织构；在1100℃空气气氛中处理4h，其比表面积大于30m²/g。本发明的高比表面的 Ce-Zr-La-O复合氧化物材料将在高性能的汽车尾气净化催化剂方面具有广阔的应用前景。

本发明的方法具有Ce-Zr-La-O复合氧化物材料的比表面大、耐高温性能好和介孔织构的 特点。

具体实施方式