專利名稱：低鈰型儲(chǔ)氧材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儲(chǔ)氧材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化催化劑的載體和助劑的儲(chǔ)氧材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車尾氣是造成大氣污染的主要污染源，污染物主要有碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)，此外，還有二氧化硫等有害物質(zhì)。這些有害物質(zhì)直接危害著人們的身心健康，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。世界各國(guó)都投入大量的人力、物力、財(cái)力治理汽車尾氣污染，大多數(shù)國(guó)家都制定有汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)并日趨嚴(yán)格，要求所有的機(jī)動(dòng)車排放尾氣都須達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。
稀土儲(chǔ)氧材料作為催化材料已成功地應(yīng)用于汽車尾氣凈化三效催化劑，是汽車尾氣凈化催化劑中的關(guān)鍵材料。稀土儲(chǔ)氧材料在汽車尾氣凈化催化劑中的作用主要有1.調(diào)節(jié)尾氣中的氧含量，在一定程度上緩解空燃比變化對(duì)催化劑反應(yīng)性能的影響；2.稀土儲(chǔ)氧材料主要由氧化鈰組成，氧化鈰與貴金屬之間可以發(fā)生相互作用，使貴金屬在高溫下有很好的分散性，保持其催化接觸面積。
鈰基儲(chǔ)氧材料的研究發(fā)展可分為三個(gè)階段。第一代鈰基儲(chǔ)氧材料的組成為CeO2，其主要特點(diǎn)是儲(chǔ)氧性能依賴于比表面積，熱穩(wěn)定性差，高于850℃老化后比表面積迅速下降，從而失去儲(chǔ)氧性能。第二代鈰基儲(chǔ)氧材料的組成為CeO2-ZrO2，其特點(diǎn)是儲(chǔ)氧材料的表面和體相同時(shí)儲(chǔ)氧，因此儲(chǔ)氧性能不僅僅依賴于材料比表面積，熱穩(wěn)定性較好。目前應(yīng)用的第三代鈰基儲(chǔ)氧材料是由在CeO2-ZrO2中添加其它氧化物，其主要特點(diǎn)是儲(chǔ)氧材料經(jīng)950～1000℃老化后仍然能夠保持較高的比表面和儲(chǔ)氧量。
歐洲專利EP0337809B1公開了一種鈰鋯復(fù)合氧化物的儲(chǔ)氧材料，采用浸漬法制備，即通過氧化鋯顆粒浸于鈰鹽溶液中將鈰浸漬在氧化鋯顆粒上，以氧化鈰穩(wěn)定氧化鋯。浸漬后經(jīng)干燥煅燒至X射線衍射不再呈現(xiàn)氧化鈰的晶體峰。氧化鈰在該復(fù)合氧化物中的重量為10～50wt.％。該復(fù)合氧化物在空氣中經(jīng)900℃煅燒10小時(shí)后，根據(jù)其X射線衍射圖僅表現(xiàn)出四方晶相的氧化鋯峰，可知，該復(fù)合氧化物中的氧化鈰以氧化鋯的四方晶相固溶體形式存在。
中國(guó)專利98108256.4公開了一種高熱穩(wěn)定性儲(chǔ)氧材料，它含有5～60wt.％的氧化鈰，0.1～10wt.％的氧化鐠、氧化鑭、氧化釔及氧化銣中的一種或幾種作為穩(wěn)定劑。通過孔體積浸漬法和均勻沉淀法將其涂載在大表面積活性氧化鋁上。該材料在空氣中經(jīng)900℃煅燒10小時(shí)后，其比表面積一般為20m2/g，最大的比表面積也只有30m2/g，材料的比表面積小，而儲(chǔ)氧材料作為載體或助劑在催化劑中，其儲(chǔ)氧性能的發(fā)揮主要取決于儲(chǔ)氧材料的比表面積，因此該儲(chǔ)氧材料的儲(chǔ)氧性能和織構(gòu)性能均不夠理想。
由于汽車尾氣凈化催化劑在高空速和高溫(有時(shí)達(dá)到1000℃以上)條件下工作，這就需要儲(chǔ)氧材料在高溫下仍保持高比表面積和儲(chǔ)氧量的穩(wěn)定性。而現(xiàn)有的儲(chǔ)氧材料技術(shù)是不能很好滿足上述要求的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的儲(chǔ)氧材料不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種比表面積大，儲(chǔ)氧性能好，且在高溫下具有優(yōu)異的保持高比表面積和儲(chǔ)氧量穩(wěn)定性的能力的儲(chǔ)氧材料及其制備方法，且制備方法簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的發(fā)明人在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(20333030)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(20273043)資助下，經(jīng)過艱苦的研究才得以完成了本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明提出的上述目的。本實(shí)現(xiàn)發(fā)明上述目的具體技術(shù)方案如下儲(chǔ)氧材料為一種低鈰型儲(chǔ)氧材料，是一種復(fù)合氧化物，主要組成組分包括氧化鈰、氧化鋯和助劑，其表示式為CeaZrbAcOx，A為氧化鑭、氧化鍶和氧化釔中的至少一種，腳標(biāo)為該組分在復(fù)合氧化物中所占的摩爾比例，a為0.15～0.4，b為0.5～0.75，C為0.05～0.15，x取決a、b、C的值(余量為值)，即低鈰型儲(chǔ)氧材料的組分摩爾構(gòu)成為，以復(fù)合氧化物總量計(jì)，氧化鈰15mol％～40mol％，氧化鋯50mol％～75mol％，助劑5mol％～15mol％。材料晶體結(jié)構(gòu)為二氧化鋯(ZrO2)的立方相固溶體結(jié)構(gòu)，其中氧化鋯以氧化鈰和作為助劑的氧化物形式存在。
本發(fā)明提供的儲(chǔ)氧材料是一種復(fù)合氧化物，其制備方法主要包括以下工藝步驟(1)、根據(jù)材料組成組分所確定的氧化鈰、氧化鋯及助劑氧化物的含量換算出氧化物前體硝酸鈰、硝酸鋯及助劑硝酸鹽的用量，制備以這些氧化物前體為溶質(zhì)的硝酸鹽混合溶液，以及制備作為沉淀劑的堿性溶液；(2)、硝酸鹽混合溶液和沉淀劑溶液以并流方式加入容器進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，且在兩溶液并流加入容器時(shí)，邊加入邊攪拌，沉淀反應(yīng)液pH值保持在8～13，沉淀反應(yīng)完后陳化處理至少2小時(shí)；(3)、陳化后的反應(yīng)料液進(jìn)行固液分離，分離出來的固相先進(jìn)行洗滌，然后再分散于由表面活性劑與水配制成的溶液形成漿液，漿液陳化處理不少于1小時(shí)；(4)、經(jīng)陳化處理的漿液通過蒸發(fā)干燥進(jìn)行固夜分離，分離后的固相在400～1000℃的溫度下煅燒2～10小時(shí)，即制得低鈰型儲(chǔ)氧材料。
在利用上述方法制備低鈰型儲(chǔ)氧材料的研究中發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氧化鈰與氧化鋯的含量對(duì)儲(chǔ)氧材料的性能有明顯的影響，氧化鈰的含量越高，儲(chǔ)氧材料的儲(chǔ)氧性能越好；氧化鋯的含量越高，儲(chǔ)氧材料的抗高溫老化性越好。確定氧化鈰和氧化鋯的比例應(yīng)考慮儲(chǔ)氧材料的用途，作為載體型材料，氧化鈰含量可以選擇較低的含量，氧化鋯含量可以選擇較高的含量，如氧化鈰含量為15mol％～20mol％，氧化鋯含量為70mol％～75mol％；作為助劑型材料，氧化鈰含量可以選擇較高的含量，氧化鋯含量可以選擇較低的含量，如氧化鈰含量為25mol％～40mol，氧化鋯含量為50mol％～65mol％。
在作為儲(chǔ)氧材料助劑組分的氧化鑭、氧化鍶和氧化釔中，優(yōu)先選擇氧化釔作為助劑。
在上述制備低鈰型儲(chǔ)氧材料的方法中，可適用的硝酸鹽混合溶液氧化物的濃度范圍很寬，可以說不受限制，為了便于操作，氧化物的濃度不宜低于5％。
所說的沉淀劑為堿性溶液，堿性溶液是指pH值高于8的任何溶液。堿性溶液是一種含堿的水溶液。通常所用的沉淀劑是氨水、碳酸銨溶液或氨水和碳酸銨配制成的混合溶液。其中氨水的氨濃度為10wt％～25wt％，碳酸銨溶液的碳酸銨濃度為30wt％～50wt％。優(yōu)先選用的是氨水與碳酸銨溶液制備的混合溶液，在混合溶液中，氨濃度為10wt％～25wt％的氨水占1wt％～15wt％，碳酸銨濃度為30wt％～50wt％的碳酸銨溶液占5wt％～20wt％。以氨水～碳酸銨的混合溶液作為沉淀劑，在制備儲(chǔ)氧材料的過程中明顯地改善了材料的熱穩(wěn)定性。
硝酸鹽混合溶液與沉淀劑采用并流的方式加入到反應(yīng)容器進(jìn)行共沉淀反應(yīng)。硝酸鹽混合溶液與沉淀劑加入量的比，由于硝酸鹽混合溶液的酸性及沉淀劑的堿性不同，加入量的比例是變化的，因此不宜直接通過控制硝酸鹽混合溶液與沉淀劑的加入量來控制它們加入量的比例，便于操作的方式是通過控制沉淀反應(yīng)液的pH值來控制它們加入量的比例。沉淀反應(yīng)液的pH值不宜小于10，優(yōu)先選擇的范圍為10～12。所要求的pH值通過調(diào)節(jié)硝酸鹽混合溶液和沉淀劑的流速來達(dá)到。硝酸鹽混合溶液與沉淀劑最好是在有攪拌的條件下并流滴入到反應(yīng)容器中進(jìn)行共沉淀反應(yīng)。
在上述制備低鈰型儲(chǔ)氧材料的方法中，所說的表面活性劑為選自聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一種，優(yōu)先選用以聚乙烯醇與聚乙二醇共同作為表面活性劑。對(duì)沉淀物進(jìn)行處理，是通過將沉淀物與表面活性劑和水配備成漿液再經(jīng)陳化實(shí)現(xiàn)的。在漿液中，沉淀物的重量濃度為5wt％～40wt％，表面活性劑的重量濃度為沉淀物的重量濃度的10wt％～30wt％。對(duì)于以聚乙烯醇和聚乙二醇共同作為表面活性劑的情況，在表面活性劑混合溶液中，聚乙烯醇的重量濃度是聚乙二醇的重量濃度的1-3倍。要特別說明的是表面活性劑的加入有效降低了固體表面的表面張力，避免了高溫焙燒過程中因表面收縮造成的比表面和孔容的損失。
沉淀物與表面活性劑和水配制成的漿液經(jīng)不少于5小時(shí)的陳化處理后，通過蒸發(fā)干燥的方式進(jìn)行固液分離。
在上述制備低鈰型儲(chǔ)氧材料的方法中，焙燒溫度影響儲(chǔ)氧材料的比表面積和儲(chǔ)氧量，焙燒溫度越高，儲(chǔ)氧材料比表面積和儲(chǔ)氧量的性能隨之降低。確定焙燒溫度應(yīng)考慮儲(chǔ)氧材料的用途，作為助劑型材料，焙燒溫度可選擇較低的溫度，如400～700℃，作為載體型材料，焙燒溫度可選擇較高的溫度，如800～1000℃。
上述所說的低鈰型儲(chǔ)氧材料，可用于作為處理汽車尾氣的催化劑助劑，也可用于作為處理汽車尾氣的催化劑載體。
低鈰型儲(chǔ)氧材料是采用共沉淀法合成的復(fù)合氧化物，作為原料的氧化物前體硝酸鈰、硝酸鋯及助劑硝酸鹽的用量，是根據(jù)低鈰型儲(chǔ)氧材料中的氧化鋯、氧化鈰和助劑氧化物的金屬元素的摩爾含量換算得到。
發(fā)明人對(duì)本發(fā)明公開的低鈰型儲(chǔ)氧材料用X線衍射進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果X線衍射圖只表現(xiàn)出氧化鋯和助劑氧化物所形成的立方相固溶體的衍射峰，沒有檢測(cè)到氧化鈰的衍射峰，這說明在本發(fā)明公開的儲(chǔ)氧材料中，其所含的氧化鈰的金屬元素進(jìn)入了氧化鋯和助劑氧化物的所形成的立方相固溶體晶格。
發(fā)明人對(duì)本發(fā)明提供的低鈰型儲(chǔ)氧材料的性能進(jìn)行了測(cè)試，在600℃經(jīng)8小時(shí)焙燒制備的低鈰型儲(chǔ)氧材料，其儲(chǔ)氧量在200℃不低于300μmol/g，比表面不小于100m2/g，可用作助劑型儲(chǔ)氧材料；在1000℃經(jīng)10小時(shí)焙燒制備的低鈰型儲(chǔ)氧材料，仍然具有大于60m2/g比表面積和在200℃不小于200μmol/g儲(chǔ)氧量，且具有很高的熱穩(wěn)定性，可用作載體型儲(chǔ)氧材料。
本發(fā)明公開的低鈰型儲(chǔ)氧材料與現(xiàn)有技術(shù)的儲(chǔ)氧材料相比，一是其儲(chǔ)氧性能、比表面積和孔容都得到了大幅度提高。二是其儲(chǔ)氧性能和織構(gòu)性能(特別是比表面積)的熱穩(wěn)定性十分優(yōu)良，這一點(diǎn)可從下面實(shí)施例中得到證實(shí)。
本發(fā)明的儲(chǔ)氧材料所具有的這些優(yōu)良性能，是由本發(fā)明的低鈰型儲(chǔ)氧材料所特有的ZrO2立方相固溶體結(jié)構(gòu)所至。這是因?yàn)楦叨染坏墓倘荏w具有很高的物相穩(wěn)定性，而良好的物相又具有高的熱穩(wěn)定性能。
說明書具體實(shí)施部分對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容有更具體的描述，通過閱讀說明書的該部分可以更詳實(shí)地了解本發(fā)明的其它特點(diǎn)、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。
四

圖1是本發(fā)明在800℃焙燒8小時(shí)后制備的粉末狀儲(chǔ)氧材料樣品的X射線衍射圖。
圖2是本發(fā)明制備的粉末狀儲(chǔ)氧材料經(jīng)1000℃焙燒10小時(shí)老化處理后的樣品X射線衍射圖。
在附圖1和附圖2中，橫坐標(biāo)為衍射角，縱坐標(biāo)為衍射峰強(qiáng)度。
五具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例給出本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。除非另有說明，下面各實(shí)施例中給出的比例和百分?jǐn)?shù)是指重量比例和重量百分?jǐn)?shù)。
實(shí)施例1制備以氧化釔為助劑的儲(chǔ)氧材料，根據(jù)給定材料的組成組分氧化鈰、氧化鋯和氧化釔中的金屬元素含量，計(jì)算出各氧化物前體硝酸鈰、硝酸鋯和硝酸釔Y的重量。按比例稱取確定量的硝酸鈰、硝酸鋯和硝酸釔配制成硝酸鹽的混合溶液。然后再在攪拌條件下與氨水并流滴入反應(yīng)容器中，沉淀劑的加入量使反應(yīng)介質(zhì)的PH值保持約13。反應(yīng)物充分析出沉淀后，停止攪拌并陳化約10小時(shí)后，通過抽濾方式進(jìn)行固液分離，分離出的固相先用水進(jìn)行洗滌，之后加入固相總量約10％的表面活性劑進(jìn)行處理。表面活性劑為濃度為20％的聚乙烯醇溶液。經(jīng)表面活性劑處理后的固相在150℃條件下干燥24小時(shí)后，再在500℃條件下焙燒8小時(shí)，制得產(chǎn)品低鈰型儲(chǔ)氧材料。
表1

稱取制備的儲(chǔ)氧材料200mg置于U型石英管反應(yīng)器中，在500℃的條件下用H2以每分鐘25cm3流量還原4小時(shí)后，進(jìn)行儲(chǔ)氧性能的測(cè)試。
用ZSM-5型吸附脫附儀采用BET法測(cè)定各實(shí)施例儲(chǔ)氧材料樣品的比表面積和孔容，與儲(chǔ)氧量的測(cè)定結(jié)果一起列在表1中。
實(shí)施例2制備以氧化釔為助劑的儲(chǔ)氧材料，具體制備方與本部分實(shí)施例1的方法基本相同，所不同的地方在于，一是以碳酸銨溶液為沉淀劑與硝酸鹽混合溶液并流滴入反應(yīng)容器，沉淀反應(yīng)液的pH值保持在8；二是焙燒溫度為600℃。儲(chǔ)氧量、比表面積和孔容的測(cè)定結(jié)果如下表2所列。
表2

實(shí)施例3制備以氧化釔為助劑的儲(chǔ)氧材料，具體制備方與本部分實(shí)施例1的方法基本相同，所不同的地方在于，一是沉淀劑為氨水與碳酸銨溶液配制成的混合溶液，與硝酸鹽混合溶液并流加入到反應(yīng)容器中，沉淀反應(yīng)液的pH值保持在9；二是在800℃經(jīng)焙燒8小時(shí)制得低鈰型儲(chǔ)氧材料，然后將部分樣品在1000℃老化10小時(shí)。儲(chǔ)氧量、比表面積和孔容的測(cè)定結(jié)果如下表3所列。
表3

圖1和圖2是用本實(shí)施例配制的樣品進(jìn)行試驗(yàn)得到的X射線衍射圖。
兩個(gè)衍射圖清楚地表明樣品的結(jié)構(gòu)。這是Y0.15Zr0.85O1.93的立方晶系結(jié)構(gòu)，表明樣品中的氧化鈰以Y0.15Zr0.85O1.93固溶體形式存在。所有衍射峰的晶面參數(shù)已標(biāo)在圖上。由圖可以看出在1000℃老化前后各個(gè)衍射峰的位置都沒有發(fā)生改變，也沒有新的衍射峰出現(xiàn)，只是衍射峰的寬度減小了，這表明樣品經(jīng)高溫老化后樣品的晶體結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變，也沒有出現(xiàn)相分離，只是Y0.15Zr0.85O1.93晶粒增長(zhǎng)了。
因此，該方法會(huì)使氧化鈰均勻分散到氧化鋯和氧化釔復(fù)合氧化物的晶格中。經(jīng)過1000℃高溫老化10小時(shí)后這種固溶體的晶體結(jié)構(gòu)仍是穩(wěn)定的。本發(fā)明儲(chǔ)氧材料的結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性導(dǎo)致比表面積和儲(chǔ)氧量的高溫穩(wěn)定性。
實(shí)施例4制備以氧化鑭為助劑的儲(chǔ)氧材料，根據(jù)給定材料確定的氧化鈰、氧化鋯和氧化鑭中的金屬元素含量，計(jì)算出各氧化物前體硝酸鈰、硝酸鋯和硝酸鑭的重量。按比例稱取確定量的硝酸鈰、硝酸鋯和硝酸鑭配制成鋯離子濃度為0.6mol/L硝酸鹽的混合溶液。然后再在攪拌條件下與氨水和碳酸銨配制成的混合沉淀劑并流滴入反應(yīng)容器中，沉淀劑的加入量使反應(yīng)介質(zhì)的PH值保持約12。反應(yīng)物充分析出沉淀后，停止攪拌并陳化約10小時(shí)后，通過抽濾方式進(jìn)行固液分離，分離出的固相先進(jìn)行洗滌，之后加入固相總量約10％的表面活性劑進(jìn)行處理。表面活性劑為濃度為20％的聚乙二醇溶液。經(jīng)表面活性劑處理后的固相在150℃條件下干燥24小時(shí)后，在800℃條件下焙燒8小時(shí)制得產(chǎn)品低鈰型儲(chǔ)氧材料，然后將部分樣品在1000℃老化10小時(shí)。儲(chǔ)氧量、比表面積和孔容的測(cè)定結(jié)果如表4所列。
表4


實(shí)施例5制備以氧化鍶為助劑的儲(chǔ)氧材料，具體制備方與本部分實(shí)施例4的方法基本相同，所不同的地方僅在于使用硝酸鍶代替硝酸鑭。儲(chǔ)氧量、比表面積和孔容率的測(cè)定結(jié)果如表4所列。
實(shí)施例6制備以氧化鑭、氧化鍶和氧化釔為助劑的儲(chǔ)氧材料，根據(jù)儲(chǔ)氧材料組分構(gòu)成氧化鈰、氧化鋯、氧化鑭、氧化鍶和氧化釔中的金屬元素含量，計(jì)算出各氧化物前體硝酸鈰、硝酸鋯、硝酸鑭、硝酸鍶和硝酸釔的重量。按比例稱取確定量的硝酸鈰、硝酸鋯、硝酸鑭、硝酸鍶和硝酸釔配制成鋯離子濃度為0.8mol/L硝酸鹽的混合溶液。然后再在攪拌條件下與氨水和碳酸銨配制成的混合沉淀劑并流滴入反應(yīng)容器中，沉淀劑的加入量使反應(yīng)介質(zhì)的PH值保持約12。反應(yīng)物充分析出沉淀后，停止攪拌并陳化約10小時(shí)后，通過抽濾方式進(jìn)行固液分離，分離出的固相先進(jìn)行洗滌，之后加入固相總量約10％的表面活性劑進(jìn)行處理。表面活性劑為8wt％聚乙烯醇與20wt％的聚乙二醇混合溶液。經(jīng)表面活性劑處理后的固相在150℃條件下干燥24小時(shí)后，在800℃條件下焙燒8小時(shí)制得產(chǎn)品低鈰型儲(chǔ)氧材料，然后將部分樣品在1000℃老化10小時(shí)。儲(chǔ)氧量、比表面積和孔容的測(cè)定結(jié)果如表5所列。
表5

權(quán)利要求
1.低鈰型儲(chǔ)氧材料，是一種復(fù)合氧化物，其特征在于主要由氧化鈰、氧化鋯和助劑復(fù)合成，組成組分摩爾構(gòu)成為，以復(fù)合氧化物總量計(jì)，氧化鈰15mol％～40mol％，氧化鋯50mol％～75mol％，助劑5mol％～15mol％，其晶相為二氧化鋯的立方相固溶體，所述助劑為選自氧化鑭、氧化鍶和氧化釔中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低鈰型儲(chǔ)氧材料，其特征在于所說的氧化鈰摩爾含量為15mol％～20mol％，所說的氧化鋯摩爾含量為70mol％～75mol％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低鈰型儲(chǔ)氧材料，其特征在于所說的氧化鈰摩爾含量為25mol％～40mol％，所說的氧化鋯摩爾含量為50mol％～65mol％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的低鈰型儲(chǔ)氧材料，其特征在于所說的助劑為氧化釔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低鈰型儲(chǔ)氧材料，經(jīng)600℃8小時(shí)焙燒后，比表面積不低于100m2/g，儲(chǔ)氧量在200℃不低于300μmol/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低鈰型儲(chǔ)氧材料，經(jīng)1000℃10小時(shí)煅燒后，比表面積不低于60m2/g，儲(chǔ)氧量在200℃不低于200μmol/g。
7.制備權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述低鈰型儲(chǔ)氧材料的方法，其特征在于包括以下工藝步驟(1)按給定材料組成組分制備以材料所含氧化鈰、氧化鋯及助劑氧化物的前體硝酸鈰、硝酸鋯及助劑硝酸鹽為溶質(zhì)的硝酸鹽混合溶液，以及制備作為沉淀劑的堿性溶液；(2)硝酸鹽混合溶液和沉淀劑溶液以并流方式加入容器進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，且兩溶液邊并流加入邊攪拌，沉淀反應(yīng)液pH值保持在8～13，沉淀反應(yīng)完成后陳化處理至少2小時(shí)；(3)對(duì)陳化后的反應(yīng)料液進(jìn)行固液分離，分離出來的固相先進(jìn)行洗滌，然后再分散于由表面活性劑與水配制成的溶液形成漿液，陳化處理不少于1小時(shí)；(4)經(jīng)陳化處理的漿液通過蒸發(fā)干燥進(jìn)行固夜分離，分離后的固相在400～1000℃的溫度下煅燒2～10小時(shí)，即制得低鈰型儲(chǔ)氧材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備低鈰型儲(chǔ)氧材料的方法，其特征在于所說的硝酸鹽混合溶液的氧化物的重量濃度不低于5％，所說的沉淀劑堿性溶液為氨水或碳酸銨溶液，或氨水或碳酸銨溶液的混合溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備低鈰型儲(chǔ)氧材料的方法，其特征在于所說的氨水其氨濃度為10wt％～25wt％，碳酸銨溶液的碳酸銨濃度為30wt％～50wt％。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備低鈰型儲(chǔ)氧材料的方法，其特征在于所說的沉淀劑堿性溶液為氨濃度為10wt％～25wt％的氨水與碳酸銨濃度為30wt％～50wt％的碳酸銨溶液的混合溶液，在混合溶液中氨水占1wt％～15wt％，碳酸銨溶液占5wt％～20wt％。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所說的制備低鈰型儲(chǔ)氧材料的方法，其特征在于沉淀反應(yīng)液的pH值保持在8～13。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備低鈰型儲(chǔ)氧材料的方法，其特征在于所述表面活性劑為選自聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備低鈰型儲(chǔ)氧材料的方法，其特征在于在由沉淀物、表面活性劑和水形成的漿液中，沉淀物的重量濃度為5wt％～40wt％，表面活性劑的重量濃度為沉淀物的重量濃度的5wt％～30wt％。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備低鈰型儲(chǔ)氧材料的方法，其特征在于以聚乙烯醇和聚乙二醇共同作為表面活性劑，其中聚乙烯醇重量濃度是聚乙二醇的重量濃度的1-3倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高性能、多用途低鈰型稀土儲(chǔ)氧材料及其制備方法。儲(chǔ)氧材料為復(fù)合氧化物。其主要組成組分包括氧化鈰、氧化鋯和助劑，所述助劑為選自氧化鑭、氧化鍶和氧化釔中的至少一種。組分摩爾構(gòu)成(以復(fù)合氧化物總量計(jì))為，氧化鈰15mol％～40mol％，氧化鋯50mol％～85mol％，助劑5mol％～15mol％。儲(chǔ)氧材料采用共沉淀法制備，經(jīng)500～600℃煅燒，其比表面積可達(dá)120m
文檔編號(hào)B01J23/10GK1817447SQ20061002011
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者陳耀強(qiáng), 龔茂初, 王敏, 趙明 申請(qǐng)人:四川大學(xué)