一種儲氧材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及儲氧材料領(lǐng)域，特別是涉及一種具有高儲氧性能的氧化銅和氧化鈰二 相共生共存儲氧材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 催化材料在催化科學(xué)的發(fā)展中起著重要的作用。具有儲氧能力的儲氧材料在化學(xué) 化工領(lǐng)域，作為氧化還原催化劑基料已被廣泛應(yīng)用，如作為汽車尾氣三效催化劑等。
[0003] CeO2是一種常用儲氧材料，為了提高CeO2的儲氧能力和穩(wěn)定性，近年來人們往 CeO2中引入各種陽離子，摻入Zr的報道比較多，效果也較好。研究報道的Ce02-Z r02固 溶體一般采用高溫焙燒法、高能球磨法和溶膠-凝膠法制備，其儲氧能力可達(dá)到250~ 800 μ mol02/g，而比其具有更高儲氧能力的由溶膠-凝膠法制備的CeO-TiO2固溶體，其儲氧 能力可達(dá)到700~1100 ymol02/g。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供一種儲氧材料及其制備方法，制備 氧化銅和氧化鈰二相共生共存儲氧材料，其較現(xiàn)有的儲氧材料CeO-TiO2具有更高的儲氧能 力，并且具有較高的熱穩(wěn)定性。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種儲氧材料，該儲氧材料為氧化銅和氧化鈰 二相共生共存材料，其中銅與鈰的原子比為2 :8~9 :1。
[0006] 本發(fā)明實施例還提供一種儲氧材料的制備方法，用于制備本發(fā)明所述的儲氧材 料，包括以下步驟：
[0007] 將摩爾比為2 :8~9 :1的Cu2+離子和Ce 3+離子，與檸檬酸形成絡(luò)合液，向所述絡(luò) 合液中加入活性炭，獲得浸漬物，將所述浸漬物經(jīng)80~120°C烘干，200~300°C熱分解，最 后經(jīng)560~750°C灼燒后得到的氧化銅和氧化鈰二相共生共存材料即為該儲氧材料。
[0008] 本發(fā)明的有益效果為：該儲氧材料為氧化銅和氧化鈰二相共生共存體系，二相之 間緊密接觸，相互作用，相互微調(diào)了其微觀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了共生共存效應(yīng)，有利于對氧的吸附 和釋放，其中氧化銅和氧化鈰二相共生共存儲氧材料具有很強的儲存和釋放氧的能力，可 用作汽車尾氣凈化催化劑和煉油工業(yè)中FCC催化劑的燒焦再生的助劑及其它領(lǐng)域涉及儲 氧的功能材料。
【附圖說明】
[0009] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0010] 圖1為本發(fā)明實施例提供的儲氧材料CuniCeJ^ XRD譜；
[0011] 圖2A為本發(fā)明實施例提供的儲氧材料CuniCen中二相晶胞體積的變化規(guī)律一圖；
[0012] 圖2B為本發(fā)明實施例提供的儲氧材料CuniCen中二相晶胞體積的變化規(guī)律二圖；
[0013] 圖3為本發(fā)明實施例提供的儲氧材料CunCen^ H 2_TPR圖；
[0014] 圖4為本發(fā)明實施例提供的儲氧材料CunCeJ^ OSC與CeACu+Ce)摩爾分?jǐn)?shù)曲線 圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例 僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0016] 本發(fā)明實施例提供一種儲氧材料，該儲氧材料為由氧化銅和氧化鈰組成的二相共 生共存體系，其中銅與鈰的原子比為2 :8~9 :1。其中，氧化銅為單斜晶系氧化銅，氧化鈰 為立方晶系氧化鈰。
[0017] 本發(fā)明實施例還提供一種制備上述儲氧材料的方法，包括以下步驟：
[0018] 將摩爾比為2 :8~9 :1的Cu2+離子和Ce3+離子，與檸檬酸形成絡(luò)合液，優(yōu)選的，檸 檬酸與Cu2+I^子和Ce 3+尚子總量的摩爾比為0. 5~1. 5。向所述絡(luò)合液中加入活性炭，獲 得浸漬物，將所述浸漬物經(jīng)80~120°C烘干，200~300°C熱分解，優(yōu)選的，熱分解的時間為 1~4小時，最后經(jīng)560~750°C灼燒后得到的氧化銅和氧化鈰二相共生共存材料CuniCejP 為該儲氧材料。優(yōu)選灼燒溫度為600~730°C，灼燒時間為2~5小時。
[0019] 本發(fā)明通過改進(jìn)的檸檬酸絡(luò)合法獲得了氧化銅和氧化鈰二相共生共存體系，二相 的摩爾比為m :n，m = 0. 2~0. 9, m+n = 1，二相之間緊密接觸，相互作用，相互微調(diào)了其微 觀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了共生共存效應(yīng)，有利于對氧的吸附和釋放。本發(fā)明氧化銅和氧化鈰二相共生 共存儲氧材料具有很強的儲存和釋放氧的能力，可用作汽車尾氣凈化催化劑和煉油工業(yè)中 FCC催化劑的燒焦再生的助劑及其它領(lǐng)域涉及儲氧的功能材料。
[0020] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的儲氧材料及制備方法作進(jìn)一步說明。
[0021] 實施例一
[0022] 本實施例提供作為儲氧材料的氧化銅和氧化鈰二相共生共存體系的制備方法，包 括以下步驟：
[0023] (一）將配制好的硝酸銅、硝酸亞鈰溶液按Cu :Ce摩爾比10:0,9:1，8:2,7:3,6:4， 5:5,4:6,3:7,2:8，1:9,0:10配制11種混合溶液，加入適量的檸檬酸，攪拌過夜后，再加入 適量活性炭，浸漬物經(jīng)80~120°C烘干，200~300°C熱分解2h，600~730°C灼燒3h，得到 11個粉末樣品。樣品標(biāo)記為CumCen，其中m :n為Cu :Ce的原子比。
[0024] (二）CuniCen二相共生共存儲氧材料分析：
[0025] (a) XRD 分析：
[0026] 將上述樣品采用日本理學(xué)D/max-2600-PC型X射線衍射儀。工作條件：CuK α，管 壓40kV，管流100mA(160mA)，入射狹縫Γ，接收狹縫0. 3mm，掃描速度2Θ :Γ /min，進(jìn)行 相分析、晶胞參數(shù)的測定。圖1為上述方法制備獲得的11個CuniCen儲氧材料的XRD圖譜。
[0027] 將CuniCen儲氧材料與CeO 2和CuO的JCPDS卡片的每個衍射峰進(jìn)行指標(biāo)化，發(fā)現(xiàn)該 儲氧材料的XRD圖譜中的衍射峰均與卡片中CuO和Ce〇J$--對應(yīng)，沒有其它多余的峰， 即不存在其它的物相。因此，CuniCen儲氧材料應(yīng)為單斜晶系的CuO和立方晶系的CeO 2二相 組成。對指標(biāo)化后的衍射峰精確測量其2 Θ值后，應(yīng)用最小二乘法計算其晶胞參數(shù)，列于表 1，其變化規(guī)律示于圖2A、圖2B。可見CuniCen二相共生共存儲氧材料中CuO相晶胞體積隨樣 品中CeO2含量的增長而增大，而CeOjg的晶胞體積相對量變化不大，且無規(guī)律。
[0028] 表1 CuniCen儲氧材料中CeO 2相與CuO相晶胞參數(shù)
[0031] (b) H2-TPR 分析：
[0032] 將CuniCe