[发明专利]高稳定高储氧铈锆固溶体的制备方法

说明书

本发明涉及一种高稳定高储氧铈锆固溶体的制备方法，属于铈锆固溶体技术领域。本发明包括以下步骤：(a)制备包含铈和锆的化合物的酸性溶液；(b)制备W的化合物的酸性溶液；(c)将(b)形成的酸性溶液加入到(a)中形成混合液；(d)制备浓度为3‑6mo/L的碱性溶液；(e)向步骤(d)制得的碱性溶液中加入表面活性剂，得混合液；(f)采用步骤(e)制得的混合液将步骤(c)制得的酸性溶液调整pH；(g)分离(f)形成的沉淀物，洗涤、过滤、煅烧，得产品。本发明设计科学合理，简单易行，生产成本低，制备得到的铈锆固溶体不仅具有高比表面、高储氧能力，还具有高稳定性，具有显著的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种高稳定高储氧铈锆固溶体的制备方法，属于铈锆固溶体技术领域。

背景技术

机动车尾气是当前大气的主要污染，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。机动车尾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。储氧材料是汽车尾气净化三效催化剂的关键材料之一，决定了催化剂的性能及使用寿命。早期关于储氧材料的研究主要为铈基储氧材料，如CeO₂、CeO₂-ZrO₂固溶体。研究表明，稀土、碱土和过渡金属等离子的添加可以提高CeO₂的热稳定性和氧化还原能力。其中，有文献报道了除Zr⁴⁺以外，La³⁺、Pr⁴⁺、Hf⁴⁺、Tb⁴⁺、Fe³⁺、Ti⁴⁺和Sn⁴⁺等非贵金属掺杂对CeO₂进行改性。

除了采用掺杂金属离子的方式改性之外，储氧材料的组分也经历了由单一组分到多组分协调发展的过程，以进一步提升储氧能力、热稳定性以及抗高温氧化能力。除二元CeO₂-ZrO₂、CeO₂-TiO₂、CeO₂-SiO₂等储氧材料之外，出现了CeO₂-ZrO₂-Y₂O₃、CeO₂-ZrO₂-La₂O₃、CeO₂-ZrO₂-LnOx(Ln＝Tb，Nd，Sr，Sc)等三元储氧材料，以及Ce_0.55Zr_0.35Y_0.05La_0.05O₂等四元储氧材料的研究报道。

铈锆固溶体中的氧化铈具有价态可变性，在氧化或还原气氛中会发生Ce⁴⁺和Ce³⁺的变化，从而使得铈锆固溶体具有储放氧功能，可有效拓宽催化剂空燃比窗口，大幅提升汽车尾气催化剂的催化净化性能。铈锆固溶体应用在汽车尾气催化剂，还需要耐受尾气较高的劣化温度，保持材料结构和性能的稳定性。因此，具有高比表面、优良性能的铈锆固溶体目前在机动车尾气净化催化剂中广泛应用，已成为机动车尾气净化催化剂不可替代的关键材料。对于采用铈锆固溶体制备的催化剂而言，高比表面是十分必需的。然而在汽车尾气的高温作用下，铈锆固溶体的比表面会不断下降，性能也随之劣化。为适应更加严格的机动车尾气排放标准，开发高比表面、高稳定性、高储氧能力的铈锆固溶体成为必然趋势。