[发明专利]可调控双孔道铈锆复合氧化物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及无机纳米材料领域，具体涉及一种可调控双孔道铈锆复合氧化物及其制备方法和应用。所述铈锆复合氧化物由包括如下重量比的氧化物组成：氧化铈：25％‑60％；氧化锆：35％‑60％；氧化镧或氧化镨或氧化钕或氧化钇或氧化钐中的一种或几种：5％‑15％。所述双孔道铈锆复合氧化物呈现球形或者类球形近核壳结构，包括内层核和外层壳；内层近核结构孔道在0‑10nm，外层近壳结构孔道在10‑100nm。本发明所用的原料易得，成本低廉，且合成途径简单可控，适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及无机纳米材料领域，具体涉及一种可调控双孔道铈锆复合氧化物及其制备方法和应用。

背景技术

铈锆复合氧化物因具有优异的储放氧性能，广泛应用于移动源催化领域。铈锆复合氧化物除了参与催化反应外，还具有载体的功能，对活性金属起到了支撑分散的作用。在催化反应过程中，载体的孔道结构对催化反应反应物的转化效率起到了重要的作用，载体内孔道负载的贵金属簇是主要的催化活性中心。

汽车尾气污染物主要包括氮氧化物、一氧化碳、烃类以及碳烟颗粒。随着国六的到来，汽油车GPF将会得到广泛的应用，同时，为了进一步降低污染物的排放，GPF将会新增催化功能，成为CGPF。CGPF与直通载体相比，表面会聚集大量的的大分子烃类及碳烟颗粒，在催化反应过程中，大分子烃类及碳烟颗粒因为分子半径大、催化效率低、极易堵塞催化剂载体孔道，加速催化剂的失活速率。因此、实现催化剂载体孔道的梯度分布可以有效解决这一问题。所谓的孔道梯度分布是指载体既有微孔、也有介孔与大孔，载体内部主要以微孔及孔径较小的介孔为主，外部主要以孔径较大的介孔及大孔为主。大分子烃类污染物首先进入载体外部孔道，在外部孔道贵金属活性中心上完成初步的催化，小分子烃类及其它污染物在载体内部孔道完成最后的催化反应。

因此，具有梯度孔道结构的铈锆复合氧化物载体，不仅在直通载体上会得到广泛的应用，在CGPF载体上将发挥更重要的催化作用。

但是现有技术中的铈锆复合氧化物在孔道结构设计上存在不足，无法满足实际应用的需求。

发明内容

基于上述缺陷，本发明提供一种双孔道铈锆复合氧化物及其制备方法。

一种双孔道铈锆复合氧化物，由包括如下重量比的氧化物组成：

氧化铈：25％-60％；

氧化锆：35％-60％；

氧化镧或氧化镨或氧化钕或氧化钇或氧化钐中的一种或几种：5％-15％。

优选地，所述氧化物还进一步包括：

其它稀土元素的氧化物：3％-10％；

所述其他稀土元素为钷(Pm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)和钪(Sc)中的一种或几种。

本发明所述的双孔道铈锆复合氧化物，具备如下性质：呈现球形或者类球形近核壳结构，包括内层小孔道近核结构和外层大孔道近壳结构；内层近核结构孔道在0-10nm，外层近壳结构孔道在10-100nm；

优选地，所述内层近核结构孔道在2-8nm，更集中主要体现在3-5nm之间；和/或，所述外层近壳结构孔道在20-80nm，更集中主要体现在30-70nm之间；

更优选，所述的双孔道铈锆复合氧化物的比表面积在85m²/g至140m²/g之间；孔容在0.45ml/g至0.65ml/g之间。

本发明所提供的铈锆复合氧化物呈现球形或者类球形，表面粗糙、物料表面空隙发达，以大孔为主，具备优良的负载性能和催化性能。

本发明所述的双孔道铈锆复合氧化物，优选地，包括(由如下组分组成)：