[发明专利]一种具有低温催化性能的铈锆固溶体及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种具有低温催化性能的铈锆固溶体及其制备方法和应用。本发明提供了一种具有低温催化性能的铈锆固溶体，所述具有低温催化性能的铈锆固溶体为由丝状单体构成的呈三维有序排列的阵列结构；所述丝状单体为铈氧化物和锆氧化物复合形成的丝状结构；所述丝状单体的长度为微米级。本发明提供的具有低温催化性能的铈锆固溶体和尾气中细颗粒物具有很好的接触效率，进而提高了对于细颗粒物的低温催化净化性能。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种具有低温催化性能的铈锆固溶体及其制备方法和应用。

背景技术

柴油车尾气排放已经是目前城市大气污染物的重要来源，并对人类的健康构成了重大风险。特别是柴油发动机排放的大量细颗粒物，可能经过呼吸系统转移到体内的血液中，导致肺和心血管方面的损伤。为了减少细颗粒物的排放，目前常用的方法是柴油车尾气后处理系统中加装颗粒物捕集器，但由于柴油车尾气温度通常较低(一般在200～400℃)，而细颗粒物的起燃温度通常在450℃以上。因此要实现细颗粒物在颗粒物捕集器上燃烧净化，从而使颗粒物捕集器再生，则需要在颗粒物捕集器上涂覆催化剂以促进低颗粒的低温燃烧。

铈锆固溶体是最常用的细颗粒物氧化催化剂，铈锆固溶体和细颗粒物的接触效率是影响细颗粒物低温催化氧化的主要限制因素。

现有技术中的铈锆固溶体为纳米颗粒的堆积体，孔隙结构小，导致和细颗粒的接触效率低，因而对于细颗粒物的低温催化氧化性能差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有低温催化性能的铈锆固溶体及其制备方法和应用，本发明提供的具有低温催化性能的铈锆固溶体和尾气中的细颗粒物的接触效率高，进而提高了对细颗粒物低温催化性能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种具有低温催化性能的铈锆固溶体，所述具有低温催化性能的铈锆固溶体为由丝状单体构成的呈三维有序排列的阵列结构；

所述丝状单体为铈氧化物和锆氧化物复合形成的丝状结构；

所述丝状单体的长度为微米级。

优选的，所述丝状单体的长径比为80～115：1。

本发明还提供了上述技术方案所述具有低温催化性能的铈锆固溶体的制备方法，包括以下步骤：

将水溶性铈盐、水溶性锆盐、极性有机溶剂、模板剂和结构调节剂混合，进行溶剂热反应，得到前驱体材料；

将所述前驱体材料焙烧，得到所述具有低温催化性能的铈锆固溶体。

优选的，所述水溶性铈盐包括硝酸铈、硝酸铈铵和氯化铈中的一种或几种；

所述水溶性锆盐包括硝酸锆、醋酸锆和硝酸氧锆中的一种或几种；

所述水溶性铈盐中的铈元素和所述水溶性锆盐中的锆元素的摩尔比≤7：3。

优选的，所述极性有机溶剂包括酰胺类溶剂和一元醇类溶剂；

所述酰胺类溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基丙酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺和N-甲基丙酰胺中的一种或几种；

所述一元醇类溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇中的一种或几种；

所述一元醇类溶剂的物质的量为所述水溶性铈盐中的铈元素的物质的量的19～114倍；所述酰胺类溶剂的物质的量为所述水溶性铈盐中的铈元素的14.5～87倍。

优选的，所述模板剂包括C_9～15烷酸；