[发明专利]一种高储氧高热稳定型储氧材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及储氧材料制备技术领域，具体涉及一种高储氧高热稳定型储氧材料的制备方法。

背景技术

储氧材料是一种复合氧化物，具有可逆的储存和释放氧气的作用。是以氧化铈为主的稀土元素、碱土金属元素或者过渡金属元素组成的二元或多元复合氧化物。一般呈粉末状，主要为黄色、棕色等。主要应用于汽车、摩托车尾气处理中。

随着经济的迅速发展，越来越多的家庭拥有私家车，机动车尾气也成为城市大气主要污染源。汽车尾气中包含的主要有害成分有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）。铈锆固溶体储氧材料作为一种重要的汽车尾气净化的催化助剂，随着汽车尾气排放标准逐步加严，高性能的汽车尾气催化剂需要进一步高温稳定的铈锆复合氧化物助剂材料。

铈锆助剂充当一个氧缓冲器，具有储氧、放氧功能，有效拓宽三效催化剂的空燃比操作窗口，提升催化剂的净化效果。主要的做法是向铈锆固溶体中引入第三甚至第四元素形成多元复合氧化物，以提高固溶体的储氧性能。一方面较小的金属离子取代较大的金属离子产生较多的晶格缺陷，有效提高晶格氧在体相中的迁移速度；另一方面取代金属离子价态的变化有利于体相中产生更多的氧空穴，从而提高固溶体的储氧性能。大量研究表明，在铈锆固溶体中引入三价或者二价的离子，如Pr³⁺、Nd³⁺、Y³⁺、La³⁺、Sn³⁺、Ba²⁺、Sr²⁺等稀土或碱土元素可以有效改善储氧材料的抗高温老化性能。相对于简单的铈锆固溶体，多组分铈锆复合储氧材料在储氧能力、储放氧速率以及材料的织构性能等方面都有明显的提高。镨锆、铽锆复合氧化物也是一种很好的催化剂助剂材料，具有高储放氧能力，在机动车尾气催化控制和工业废气净化方面有很大应用价值。虽然铈锆固溶体在高温下能保持良好的储氧性能，但织构的热稳定性较差，比表面较低，在较高温度下易游离出四方相二氧化锆，使单一的立方相转变成多相共存。

随着汽车排放标准的日益严格以及汽油发动机向稀燃方向的发展，要求储氧材料具有更高的高温比表面热稳定性和更高的储放氧性能。因此，未来对储氧材料的研究是势在必行的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前储氧材料的热稳定性较差以及储氧性能不高的缺陷，提供了一种高储氧高热稳定型储氧材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种高储氧高热稳定型储氧材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取6～8g硝酸铈、4～6g硝酸锆、3～5g硝酸铝和2～4g硝酸钇混合置于带有80～100mL去离子水的烧杯中混合搅拌，搅拌后向烧杯中加入6～10mL双氧水、4～6g白糖和3～5mL聚乙二醇溶液，继续混合搅拌，得到改性自制硝酸盐溶液；

（2）将碳酸铵溶液、氢氧化钠溶液和氨水混合搅拌，得到自制碱性沉淀剂；

（3）将硼泥和氢氧化铝研磨后过100目筛，收集过筛粉末，再将过筛粉末、钛酸酯偶联剂KR-9S和蜂蜜混合搅拌，得到改性过筛粉末溶胶；

（4）按重量份数计，分别称取改性自制硝酸盐溶液、自制碱性沉淀剂、改性过筛粉末溶胶、氨水和去离子水，先向自制碱性沉淀剂中滴加改性自制硝酸盐溶液混合反应，待沉淀充分析出后，继续加热升温，反应后，用氨水调节pH值，调节后放入抽滤机中进行抽滤，取出滤饼，用去离子水洗涤后，放入马弗炉中煅烧，自然冷却至室温，出料，得到储氧材料坯体； （5）向上述储氧材料坯体表面涂抹一层改性过筛粉末溶胶，涂抹后放入烘箱中烘干，出料，即可制得高储氧高热稳定型储氧材料。

步骤（1）所述的搅拌时间为12～16min，双氧水的浓度为2mol/L，聚乙二醇溶液的浓度为2mol/L，继续搅拌时间为1～2h。

步骤（2）所述的碳酸铵溶液、氢氧化钠溶液和氨水溶液的体积比为1：1：1，碳酸铵溶液质量分数为30％，氢氧化钠溶液的质量分数为20％，氨水溶液的质量分数为10％，混合搅拌时间为6～8min。

步骤（3）所述的硼泥和氢氧化铝的质量比为2：1，研磨时间为6～8min，过筛粉末、钛酸酯偶联剂KR-9S和蜂蜜的质量比为4：2：1，混合搅拌时间为10～12min。