[发明专利]一种稀土元素复合氧化物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种稀土元素复合氧化物及其制备方法和应用。所述制备方法包括：(1)将稀土元素、铝源分别溶解，向含铈、锆稀土元素的溶液中分别加入螯合剂，再将各溶液混合，得到含有螯合剂的前驱体体系，调节体系pH至1.3‑2.0；(2)搅拌条件下，将体系加热回流，得到溶胶；冷却，所述溶胶与含有表面活性剂的碱性沉淀剂混合，得到沉淀的前驱体；(3)将沉淀的前驱体置于高压反应釜中进行水热反应，反应后的产物经过干燥、煅烧，得到稀土元素复合氧化物。所得复合物在1000℃和1100℃下锻烧4小时后，分别具有至少60m²/g和至少40m²/g的比表面积；其最高还原温度不超过480℃。同时，该复合物粒度小，吸水率低，有利于后续的应用性能。

技术领域

本发明涉及一种稀土元素复合氧化物及其制备方法和应用，属于无机非金属新材料技术领域。

背景技术

铈锆及其它稀土元素的复合氧化物主要应用于移动源催化领域，例如汽油机、柴油机尾气处理催化系统。高温老化性及还原性对复合氧化物的催化性能至关重要。铝的加入可以提高复合氧化物的高温老化性能，铈锆铝与其它稀土元素最大限度形成固溶体，才能制造更多晶格缺陷，各金属元素之间的协同作用才能最大程度的发挥，从而提升固溶体的老化性能及还原性能。

目前，铈锆及其它稀土元素复合氧化物的制备方法主要有共沉淀法、共沉淀-水热法等。然而，由于沉淀之前的前驱体主要以游离离子形式存在，彼此之间并没有相互作用，当加入碱性沉淀剂后，由于离子具有不同的溶度积常数，易出现沉淀不均匀及煅烧后固溶体晶格中阳离子分布不均的情况，严重影响复合氧化物的高温稳定性及还原性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种新的方法，通过加入螯合剂，调节pH及水热的方法配制得到分散性良好的固溶体，从而获得具有优异热老化稳定性、还原性的铈、锆及其它稀土元素的复合氧化物。

本发明采用的技术方案如下。

一种稀土元素复合氧化物的制备方法，包括：

(1)将稀土元素、铝源分别溶解，向含铈、锆的溶液中分别加入螯合剂，再将各溶液混合，得到含有螯合剂的前驱体体系，调节体系pH至1.3-2.0；

(2)搅拌条件下，将体系加热回流(即水热水解)，得到溶胶；冷却，所述溶胶与含有表面活性剂的碱性沉淀剂混合，得到沉淀的前驱体；

(3)将沉淀的前驱体置于高压反应釜中进行水热反应，反应后的产物经过干燥、煅烧，得到稀土元素复合氧化物。

进一步地，步骤(1)中，所述稀土元素还包括镨、钕、钐、镧、钇等中的一种或几种；所述稀土元素是以其硝酸盐、醋酸盐、氯化物、硫酸盐、氧化物等形式使用；优选地，铈、锆以其硝酸盐、氧化物为主，也可用醋酸盐、氯化物，进一步优选四价态硝酸盐、氧化物。

进一步地，步骤(1)中，所述铝源以铝的硝酸盐为主，也可用氯化物，硫酸盐。

进一步地，步骤(1)中，所述螯合剂选自NTA系列，EDTA系列，DTPA系列，固胺类，HEDTA系列，优选NTA系列及EDTA系列。所述螯合剂的加入量为铈和锆各自摩尔量的1/4-1/3。

进一步地，步骤(1)中，优选pH至1.4-1.6。

进一步地，作为本发明另一种优选的实施方式，步骤(1)中，所述前驱体体系包括如下重量份的组分：20-80份氧化铈、15-70份氧化锆、5-50份氧化铝、3-5份的氧化镧或氧化镨或氧化钕、5-15份氧化钇；

或，所述前驱体体系包括如下重量份的组分：35-45份氧化铈、35-50份氧化锆、5-15份氧化铝、3-5份的氧化镧、5-10份氧化钇、氧化镨或氧化钕；进一步优选地，所述前驱体体系包括如下重量份的组分：40份氧化铈、40-45份氧化锆、5-10份氧化铝、4-5份的氧化镧、5-6份氧化钇、氧化镨或氧化钕。