專利名稱：高比表面的Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無機及固體材料化學的制備，特別是一種高比表面的Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的制備方法。
背景技術：
汽車尾氣污染作為一個全球性環(huán)境問題，一直備受關注?？沙掷m(xù)發(fā)展的需要使得 汽車尾氣排放法規(guī)要求日益嚴格，催化轉化技術的應用可以行之有效地解決該問題。三效 催化劑理論的空燃比條件下的催化轉化效率最高，而在實際使用中由于汽車工況的不穩(wěn)定 性，空燃比往往存在較大幅度的振蕩。CeO2IrO2復合氧化物因具有儲放氧性能，可對空燃 比的振蕩起到緩沖作用，從而使三效催化劑盡可能發(fā)揮最大效用。為了提高三效催化劑的催化性能以及CeO2-^O2復合氧化物的儲放氧性能和熱穩(wěn) 定性，在鈰鋯固溶體體系中通常添加其它金屬形成的CeO2基或&02基多組分復合氧化物， 以獲得具有更優(yōu)的結構、織構和儲氧性能的儲氧材料，從而提高三效催化劑的催化性能，此 方面已經(jīng)成為該類催化新材料研究的熱點。在CeO2-^O2復合氧化物中進一步添加其它稀 土元素，如稀土元素La、Nd、Pr等，不僅可以顯著提高復合氧化物的熱穩(wěn)定性，少量摻雜更 能產(chǎn)生更多的晶格氧空穴，提高體相氧的流動性、儲氧量及催化劑的催化氧化-還原活性。 在CeO2IrO2復合氧化物中進一步添加適量的過渡金屬，如MnOx、CuO等與鈰鋯固溶體反應 生成三元氧化物，可極大地提高氧化鈰的低溫氧化還原特性，降低了催化劑的起燃溫度。另 夕卜，作為汽車尾氣凈化催化劑，其工作條件非常苛刻，如要適應高空速、耐高溫的環(huán)境，因此 催化劑涂層材料的比表面、孔體積和平均孔徑等織構性質扮演著十分重要的角色，而這些 材料的結構、織構和儲氧性能等方面性質很大程度上取決于其制備方法，不同的制備方法 對這些性質有顯著的影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種高比表面的Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的制備技術。本發(fā)明提供制備高比表面的Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的方法，是以鈰、鋯和鑭 的硝酸鹽為原料，采用共沉淀法制備Ce-Zr-La-O復合氧化物前驅物，采用超臨界干燥法干 燥，制得Ce-Zr-La-O復合氧化物材料，所述復合氧化物材料中組分鈰、鋯和鑭的摩爾比為 1 2. 5 4. 5 0. 155 0. 235，制備步驟如下1)、按鈰、鋯和鑭的摩爾比為1 2. 5 4. 5 0. 155 0. 235，將鈰、鋯和鑭的硝 酸鹽溶解在水中，攪拌均勻后，滴加氨水混合液的PH值調至為9. 0 10. 0，室溫下靜置老化 6 12小時；2)、將含有鈰、鋯和鑭的沉淀物用蒸餾水抽濾洗滌，再用無水乙醇交換沉淀物中的 水；3)、將乙醇交換后的沉淀物置于高壓反應釜內，加入無水乙醇，進行超臨界法干 燥，超臨界條件為壓力7. 0 lOMPa、升溫速率1. 0 3. 0°C /min，溫度200 250°C ；
4)、超臨界條件下保持2 4小時，恒溫下緩慢放出氣體，得到Ce-Zr-La-O復合氧 化物前驅物；5)、將步驟4得到的前驅物在空氣氣氛中經(jīng)500 600 °C處理2 4h，制得 Ce-Zr-La-O復合氧化物材料。 本發(fā)明所述制得的復合氧化物材料的比表面積大于180m2/g，具有寬孔徑分布4 40nm的介孔織構。本發(fā)明所提供的制備Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的技術，其優(yōu)點是采用共沉 淀法和超臨界干燥法制備，工藝簡單，反應過程容易控制，容易實現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn)；制得的 Ce-Zr-La-O復合氧化物材料比表面大、耐高溫性能好和具有介孔織構，如Ce-Zr-La-O復 合氧化物前驅物在500°C空氣氣氛中處理4h，其比表面積大于180m2/g，并具有寬孔徑分布 (4 40nm)的介孔織構；在1100°C空氣氣氛中處理4h，其比表面積大于30m2/g。本發(fā)明的 高比表面的Ce-Zr-La-O復合氧化物材料將在高性能的汽車尾氣凈化催化劑方面具有廣闊 的應用前景。本發(fā)明的方法具有Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的比表面大、耐高溫性能好和介 孔織構的特點。
具體實施例方式實施例1按鈰、鋯和鑭的摩爾比為1 4 0.215，將鈰、鋯和鑭的硝酸鹽溶解在水中，攪 拌均勻后滴加氨水調至PH值為9. 5，室溫下靜置老化10小時。將該沉淀物用蒸餾水抽濾 洗滌數(shù)次，再用無水乙醇交換沉淀物中的水，然后置于高壓反應釜內，加入超臨界介質(乙 醇)，進行超臨界法干燥，升溫速率1. 50C /min，達到溫度250°C和壓力8. 5MPa后保持2小 時，然后恒溫下緩慢放出氣體，得到Ce-Zr-La-O復合氧化物前驅物；該前驅物在空氣氣氛 中經(jīng)500°C處理4h，所得到Ce-Zr-La-O復合氧化物材料，其比表面積為202. 2m2/g，介孔的 平均孔徑18. 2nm ；再將Ce-Zr-La-O復合氧化物材料在1100°C空氣氣氛中處理4h，其比表 面積 39. 6m2/g。實施例2用實施例1相同的操作，不同之處在于將鈰、鋯和鑭的摩爾比改為 1 4. 5 0.235。所得到的Ce-Zr-La-O復合氧化物前驅物在500°C空氣氣氛中處理 4h，該Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的比表面積198. 7m2/g，介孔的平均孔徑18. Inm ；再將 Ce-Zr-La-O復合氧化物材料在1100°C空氣氣氛中處理4h，其比表面積37. 3m2/g。實施例3用實施例1相同的操作，不同之處在于將鈰、鋯和鑭的摩爾比改為 1 2. 5 0.155。所得到的Ce-Zr-La-O復合氧化物前驅物在500°C空氣氣氛中處理 4h，該Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的比表面積190. 5m2/g，介孔的平均孔徑18. 8nm ；再將 Ce-Zr-La-O復合氧化物材料在1100°C空氣氣氛中處理4h，其比表面積32. 9m2/g。實施例4用實施例1相同的操作，不同之處在于將超臨界溫度改為200°C。所得到的 Ce-Zr-La-O復合氧化物前驅物在500°C空氣氣氛中處理4h，該Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的比表面積181. 5m2/g，介孔的平均孔徑18. 4nm ；再將Ce-Zr-La-O復合氧化物材料在 1100°C空氣氣氛中處理4h，其比表面積35. 6m2/g。實施例5用實施例1相同的操作，不同之處在于將無水乙醇交換后的沉淀物置于烘箱中， 120°C下干燥24小時。所得到的Ce-Zr-La-O復合氧化物前驅物在500°C空氣氣氛中處理 4h，該Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的比表面積169. 5m2/g，介孔的平均孔徑3. 6nm ；再將 Ce-Zr-La-O復合氧化物材料在1100°C空氣氣氛中處理4h，其比表面積25. 9m2/g。
權利要求
一種Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的制備方法，是以鈰、鋯和鑭的硝酸鹽為原料，采用共沉淀法制備Ce-Zr-La-O復合氧化物前驅物，然后采用超臨界干燥法干燥，制得Ce-Zr-La-O復合氧化物材料，所述復合氧化物材料中組分鈰、鋯和鑭的摩爾比為1∶2.5～4.5∶0.155～0.235，制備步驟是1)、按鈰、鋯和鑭的摩爾比為1∶2.5～4.5∶0.155～0.235，將鈰、鋯和鑭的硝酸鹽溶解在水中，攪拌均勻后，滴加氨水混合液的pH值調至為9.0～10.0，室溫下靜置老化6～12小時；2)、將含有鈰、鋯和鑭的沉淀物用蒸餾水抽濾洗滌，再用無水乙醇交換沉淀物中的水；3)、將乙醇交換后的沉淀物置于高壓反應釜內，加入無水乙醇，進行超臨界法干燥，超臨界條件為壓力7.0～10MPa、升溫速率1.0～3.0℃/min，溫度200～250℃；4)、在超臨界條件下保持2～4小時，恒溫下緩慢放出氣體，得到Ce-Zr-La-O復合氧化物前驅物；5)、將步驟4)得到的前驅物在空氣氣氛中經(jīng)500～600℃處理2～4小時，制得Ce-Zr-La-O復合氧化物材料。
全文摘要
一種高比表面的Ce-Zr-La-O復合氧化物材料的制備方法，是用鈰、鋯和鑭的硝酸鹽為原料，采用共沉淀法和超臨界干燥法制備Ce-Zr-La-O復合氧化物前驅物，再將前驅物在500～600℃空氣氣氛中處理，制得Ce-Zr-La-O復合氧化物材料，該材料中組分鈰∶鋯∶鑭的摩爾比為1∶2.5～4.5∶0.155～0.235，其比表面積大于180m2/g，具有寬孔徑分布(4～40nm)的介孔織構；在1100℃空氣氣氛中處理4h，其比表面積大于30m2/g。
文檔編號B01D53/94GK101797499SQ201010116258
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月2日 優(yōu)先權日2010年3月2日
發(fā)明者周仁賢, 李光鳳, 王秋艷, 趙波 申請人:浙江大學