專利名稱：高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及復合氧化物制造方法技術領域，特別是高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝。
背景技術：
CeO2是具有螢石結(jié)構(gòu)的氧化型催化劑的優(yōu)良助劑，它具有較高的儲存和釋放氧的能力，并通過氧化還原對Ce4+/Ce3+進行氧化還原反應，對空-燃比起著化學調(diào)節(jié)劑的作用。CeO2中添加ZrO2等過渡金屬氧化物可形成鈰基復合氧化物，大大提高其儲存和釋放氧的性能及抗燒結(jié)性能，具有優(yōu)異的化學反應性能及催化效率等，被廣泛用于汽車尾氣三效催化劑和CO、CH4等氧化?，F(xiàn)有的復合氧化物材料通常采用溶膠—凝膠法、共沉淀法等方法進行制備，其中，用溶膠—凝膠法制得的復合氧化物材料雖然具有粉體粒徑小、純度高且化學均勻性良好的優(yōu)點，但存在前驅(qū)物原料價格高、高溫處理下會使顆粒快速團聚以及因可能使用硝酸鹽在復合氧化物的制備過程中排出氮氧化物造成環(huán)境污染的缺點；共沉淀法雖具有反應過程簡單、成本低的優(yōu)點，但易引入雜質(zhì)；有人采用高能球磨法制得了Ce0.5Zr0.5O2復合氧化物，但其比表面積較小，在16-20m2/g之間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有的復合氧化物制備方法所存在的上述不足之處，提供一種高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝。
本發(fā)明的高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝為將一定配比的高儲氧納米復合氧化物材料前驅(qū)物用溶劑溶解，加入沉淀劑共沉淀，過濾洗滌沉淀，將沉淀和有機酸溶液混合，然后經(jīng)干燥、焙燒制得高儲氧納米復合氧化物材料。其中，前驅(qū)物包括鈰的可溶性鹽及氧化物中的一種或一種以上與過渡元素、堿土金屬元素及鋁、鎵、硅、錫、鉍的可溶性鹽、氫氧化物和氧化物中的一種或一種以上；溶劑采用水或酸；沉淀劑為碳酸銨、碳酸氫銨、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或一種以上，所用的沉淀劑總的物質(zhì)的量是復合氧化物前驅(qū)物總的物質(zhì)的量的0.5～6倍；有機酸為檸檬酸、蘋果酸和酒石酸中的一種或一種以上，所用的有機酸總的物質(zhì)的量是復合氧化物前驅(qū)物總的物質(zhì)的量的0.5～20倍。
本發(fā)明的高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝的步驟如下(1)將前驅(qū)物溶解，加入沉淀劑，過濾、洗滌沉淀；(2)將沉淀和有機酸溶液混合，得到溶膠，再于室溫至140℃下干燥，得干凝膠；(3)將干凝膠在高溫爐中400～1000℃焙燒1～8小時，即制成高儲氧納米鈰基復合氧化物材料成品。
本發(fā)明高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝過程中不會因使用硝酸鹽等物質(zhì)產(chǎn)生氮氧化物，只有水和二氧化碳排出；沉淀經(jīng)過濾洗滌后的濾液中所含鹽類可回收利用，不會對環(huán)境造成嚴重污染，具有環(huán)境友好的特點。
另外，本發(fā)明的高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝也適用于銅錳基等過渡金屬復合氧化物的制備。


附圖1為CexZr1-xO2復合氧化物材料的TPR圖譜。
附圖2為Ce0.8Zr0.2O2復合氧化物材料經(jīng)920℃還原后再氧化的TPR圖譜。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明的高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝作進一步說明，但本發(fā)明并不限于這些實施例。
實施例1Ce0.3Zr0.7O2的詳細制備過程稱取1.42g Ce(NO3)3·6H2O和3.27g Zr(NO3)4·5H2O溶于水中，再加入含有2.13g Na2CO3的水溶液進行共沉淀，過濾、洗滌沉淀，將沉淀溶于含有16.92g檸檬酸的溶液中得凝膠，95～100蒸發(fā)成凝膠，再于120烘12小時，最后經(jīng)650℃焙燒4小時。該方法制得的Ce0.3Zr0.7O2復合氧化物，比表面積是32m2/g，920℃下的儲氧量571μmol/g，晶粒為11.3nm。
實施例2Ce0.5Zr0.5O2的詳細制備過程稱取2.20g Ce(NO3)3·6H2O和2.18g Zr(NO3)4·5H2O溶于水中，再加入含有1.88g Na2CO3的水溶液進行共沉淀，過濾、洗滌沉淀，將沉淀溶于含有14.94g檸檬酸的溶液中得凝膠，95～100蒸發(fā)成凝膠，再于120烘12小時，最后經(jīng)650℃焙燒4小時。該方法制得的Ce0.5Zr0.5O2復合氧化物，比表面積是55m2/g，920℃下的儲氧量599μmol/g，晶粒為4.0nm。
實施例3Ce0.6Zr0.4O2的詳細制備過程稱取2.56g Ce(NO3)3·6H2O和1.69g Zr(NO3)4·5H2O溶于水中，再加入含有1.77g Na2CO3的水溶液進行共沉淀，過濾、洗滌沉淀，將沉淀溶于含有14.04g檸檬酸的溶液中得凝膠，95～100蒸發(fā)成凝膠，再于120烘12小時，最后經(jīng)650℃焙燒4小時。該方法制得的Ce0.6Zr0.4O2復合氧化物，比表面積是36m2/g，920℃下的儲氧量700μmol/g，晶粒為4.9nm。
實施例4Ce0.8Zr0.2O2的詳細制備過程稱取3.21g Ce(NO3)3·6H2O和0.79g Zr(NO3)4·5H2O溶于水中，再加入含有1.57g Na2CO3的水溶液進行共沉淀，過濾、洗滌沉淀，將沉淀溶于含有12.42g檸檬酸的溶液中得凝膠，95～100蒸發(fā)成凝膠，再于120烘12小時，最后經(jīng)650℃焙燒4小時。該方法制得的Ce0.8Zr0.2O2復合氧化物，比表面積是31m2/g，920℃下的儲氧量496μmol/g，晶粒為11.8nm。
實施例5在含5％H2的H2-N2混合氣下，利用TPR技術考察了CexZr1-xO2復合氧化物材料的還原性能，結(jié)果見圖1。
實施例6Ce0.8Zr0.2O2復合氧化物材料經(jīng)920℃還原后在不同溫度空氣中再氧化30分鐘后TPR實驗，結(jié)果見圖2。由圖2可見，本發(fā)明用本發(fā)明的制備工藝獲得的Ce0.8Zr0.2O2復合氧化物材料具有很高的氧恢復能力，即使在50℃溫度也能基本恢復。
權(quán)利要求
1.一種高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝，其特征在于將一定配比的高儲氧納米復合氧化物材料前驅(qū)物用溶劑溶解，加入沉淀劑共沉淀，過濾洗滌沉淀，將沉淀和有機酸溶液混合，然后經(jīng)干燥、焙燒制得高儲氧納米復合氧化物材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝，其特征在于所采用的高儲氧納米復合氧化物材料前驅(qū)物包括鈰的可溶性鹽及氧化物中的一種或一種以上與過渡元素、堿土金屬元素及鋁、鎵、硅、錫、鉍的可溶性鹽、氫氧化物和氧化物中的一種或一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝，其特征在于所采用的溶劑是水或酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝，其特征在于所采用的沉淀劑為碳酸銨、碳酸氫銨、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝，其特征在于所用的沉淀劑總的物質(zhì)的量是復合氧化物前驅(qū)物總的物質(zhì)的量的0.5～6倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝，其特征在于所采用的有機酸為檸檬酸、蘋果酸和酒石酸中的一種或一種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝，其特征在于所用的有機酸總的物質(zhì)的量是復合氧化物前驅(qū)物總的物質(zhì)的量的0.5～20倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝，其特征在于復合氧化物材料的制備工藝的步驟如下(1)將復合氧化物前驅(qū)物溶解，加入沉淀劑，過濾、洗滌沉淀；(2)將沉淀和有機酸溶液混合，得到溶膠，再于室溫至140℃下干燥，得干凝膠；(3)將干凝膠在高溫爐中400～1000℃焙燒1～8小時，即制成高儲氧納米鈰基復合氧化物材料成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及復合氧化物制造方法技術領域，特別是高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝。本發(fā)明針對現(xiàn)有的復合氧化物制備方法所存在的會對環(huán)境造成嚴重污染缺陷，提供一種高儲氧納米鈰基復合氧化物材料的制備工藝。本發(fā)明的制備工藝為將一定配比的高儲氧納米復合氧化物材料前驅(qū)物用溶劑溶解，加入沉淀劑共沉淀，過濾洗滌沉淀，將沉淀和有機酸溶液混合，然后經(jīng)干燥、焙燒制得高儲氧納米復合氧化物材料。用本發(fā)明的方法所獲得的復合氧化物材料具有很高的氧恢復能力。在本發(fā)明的制備工藝中不會因使用硝酸鹽等物質(zhì)產(chǎn)生氮氧化物，只有水和二氧化碳排出，沉淀經(jīng)過濾洗滌后的濾液中所含鹽類可回收利用，不會對環(huán)境造成嚴重污染，具有環(huán)境友好的特點。
文檔編號C01F17/00GK1903730SQ20051006023
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者謝云龍, 羅孟飛 申請人:浙江師范大學