[发明专利]一种高储氧能力复合铈锆固溶体及其制备方法

说明书

 

技术领域：                                                            

本发明涉及复合铈锆固溶体及其制备方法领域。更具体地说，是涉及作为机动车排气净化催化剂用载体和助剂的复合铈锆固溶体及其制备方法领域。

 

背景技术：

机动车排气是当前大气的主要污染源，其排放的HC、CO、NO_x，直接危害人类的身体健康，对环境造成危害。世界各国都制订了越来越严格的排放标准，并花费了大量人力物力和财力来治理机动车尾气的排放和污染。就我国而言，现阶段已进入普及国4的排放要求。

机动车排气污染物治理的最有效方法是采用机外净化催化剂，如三效催化剂。氧化铈组元作为三效催化剂中重要组成之一，其Ce⁴⁺?? Ce³⁺可逆过程为催化剂提供了丰富的储放氧能力。氧化铈的发展从最初的单一组元发展到当今的四元或更多组元的复合铈锆固溶体。单一的氧化铈因为易于烧结而迅速失去储放氧能力，而铈锆固溶体的出现，产生了丰富的晶界相，从晶格上改变了储氧材料的微晶结构，大大提升了材料的热稳定性和储放氧能力。因而铈锆固溶体，包括各类复合铈锆固溶体，已成为目前三效催化剂研究领域的一个热点之一。

现有技术中，上海XX有色金属公司在氧化铈中加入氧化锆，其储放氧能力明显高于单一氧化铈，在600℃老化后，其储氧量是0.440mmol/g；在900℃老化后，其储氧量是0.335mmol/g。

中国农业大学和北京理工大学采用不同方法制备铈锆固溶体，测试储氧量为0.106~0.285mmol/g。

CN1369460A中将含有锆与铈（III）的硝酸盐水溶液和碳酸氢铵或碳酸铵的水溶液混合，得到沉淀物，在500℃焙烧后储氧量是0.37mmol/g。

以上研究工作者着重探索不同制备方法对产品性能的影响，所得铈锆固溶体样品的热稳定性和储氧能力并不高，并不十分可观，其催化转化能力有待大幅度提高，才能满足作为机动车排气净化催化剂用载体和助剂的需要，为机动车尾气排放达到相关要求提供技术保障，以减少机动车尾气排放中的HC、CO、NO_x含量，有效减轻机动车尾气对大气的污染。

 

发明内容：

本发明针对现有技术的铈锆固溶体的热稳定性和储氧能力并不高，其催化转化能力有待大幅度提高等不足，其目的是提供一种制备高储氧能力的复合铈锆固溶体。

一种高储氧能力复合铈锆固溶体，其特征在于主要由氧化铈、氧化锆和

助剂复合而成，在制备复合过程中加入能提高储氧能力的表面活性剂；其组份的重量百分比构成，以复合氧化物计量为，氧化铈10~80％，氧化锆10~70％，助剂10~20％；所述助剂为氧化镧、氧化钕、氧化镨、氧化钇中的至少一种，或其中任意两种、三种、四种以任意比例混合得到的混合物；所述的表面活性剂为聚乙二醇PEG200、PEG2000、PEG20000中的任意一种，或为其中两种、三种以任意比例混合，或为PVA，或为PVA与聚乙二醇PEG200、PEG2000、PEG20000中的任意一种或两种、或三种以任意比例混合；用量为溶液中氧化物总量的10~30％。

进一步的特征是：所述氧化铈重量百分比为45-60％，所述的氧化锆重量百分比为30-45％。

所说的助剂为氧化钕和氧化镨。

所说的助剂重量含量为8~14％。

本发明复合铈锆固溶体的制备方法，其特征是将计量的氧化铈、氧化锆

和助剂分别溶解在硝酸中，制得的可溶性硝酸盐溶液混合后为前驱体，向前驱体中加入计量的表面活性剂；充分搅拌下将前驱体溶液加入50℃~70℃氨水溶液中，使其完全沉淀；然后将沉淀物在100~120℃中保温回流24~48h；抽滤后，在650—780℃马弗炉中直接焙烧2.5—5h。