本發(fā)明涉及無機(jī)復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言是涉及到一種多孔鈰基復(fù)合氧化物的制備方法，所述多孔鈰基復(fù)合氧化物可用于機(jī)動(dòng)車尾氣凈化用催化劑中的助催化劑材料。

背景技術(shù)：

多孔材料具有低密度、高比表面積、高孔隙度的優(yōu)點(diǎn)。含有多孔結(jié)構(gòu)，特別是介孔/大孔共存的多孔鈰基復(fù)合氧化物，具有增強(qiáng)材料表面活性和提高材料表面分子的吸附的特點(diǎn)，并且由于鈰基復(fù)合氧化物本身具有的化學(xué)穩(wěn)定性、抗高溫氧化性等性能，從而被廣泛應(yīng)用于氣相催化的催化劑載體、建筑保溫隔熱材料、燃料電池材料等不同領(lǐng)域。

目前，制備多孔鈰基復(fù)合氧化物的方法有模板法、水熱/溶劑熱法等，例如cn104176761a公開了一種二氧化鈰多孔微球的制備方法，其特征為將鈰鹽和pvp溶于dmf有機(jī)溶劑配制成電噴溶液，采用電噴離子化技術(shù)制得pvp/ce(no3)3復(fù)合微球，然后在經(jīng)600℃煅燒后獲得ceo2多孔微球。該方法能夠獲得直徑為1-2μm的多孔ceo2微球，比表面積為16.71m²/g，但這種電噴離子化技術(shù)并不適用于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。cn104944458a公開了一種由水溶性鈰前驅(qū)體制備多孔鈰基氧化物的方法，其特征為通過鈰鹽在無水乙醇中與濃硫酸反應(yīng)制得水溶性鈰前驅(qū)體，再將該鈰前驅(qū)體與naoh的乙醇溶液經(jīng)固-液反應(yīng)得到多孔二氧化鈰；鈰基復(fù)合氧化物則是由多孔二氧化鈰與金屬鹽的乙醇溶液在加熱條件下反應(yīng)得到。該方法中鈰前驅(qū)體與naoh反應(yīng)時(shí)間達(dá)到1~2天，制備周期較長(zhǎng)。

以上所述關(guān)于多孔鈰基復(fù)合氧化物的制備方法在反應(yīng)過程的控制、專用設(shè)備的要求以及制備生產(chǎn)周期方面尚存在問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種多孔鈰基復(fù)合氧化物的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。

所述多孔鈰基復(fù)合氧化物的制備方法，由以下步驟組成：

（1）按硝酸鈰:硝酸鋯:鋁源:檸檬酸摩爾比為1~5:0.5~3:0~8:2~10先將硝酸鈰、硝酸鋯和鋁源配制成水溶液，再加入檸檬酸混合均勻；

（2）在（1）的溶液加入表面活性劑、無水乙醇后，攪拌均勻，在80~120℃下靜置8~12小時(shí)，獲得泡沫產(chǎn)物；

（3）將步驟（2）制得的泡沫產(chǎn)物在空氣氣氛下，以5~10℃/min的速率升溫到500~800℃，煅燒4~6小時(shí)，得到多孔鈰基復(fù)合氧化物。

所述鋁源為硝酸鋁或含氧化鋁70%的擬薄水鋁石。

優(yōu)選的硝酸鈰:硝酸鋯:鋁源:檸檬酸摩爾比為2~3:1~2:0~6:3~6。

最佳的硝酸鈰:硝酸鋯:鋁源:檸檬酸摩爾比為2:1:6:6。

以硝酸鈰的摩爾濃度為準(zhǔn)，所述硝酸鈰、硝酸鋯和鋁源水溶液的摩爾濃度0.1mmol/l~10mmol/l。

所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、吐溫80或十二烷基硫酸鈉，表面活性劑的質(zhì)量為硝酸鈰、硝酸鋯和鋁源總質(zhì)量的20~50wt%。

所述無水乙醇的質(zhì)量為溶液中水的質(zhì)量的20~50%。

本發(fā)明以表面活性劑為模板，經(jīng)溶膠-凝膠-發(fā)泡法制備多孔鈰基復(fù)合氧化物。本發(fā)明所制備的多孔鈰基復(fù)合氧化物含有介孔和大孔兩種孔道結(jié)構(gòu)，具有高比表面積以及孔道的相互貫通性。該制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：原料易得，成本低廉，產(chǎn)率高，制備方法簡(jiǎn)易可控，無需大型專用設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制備的多孔鈰鋯復(fù)合氧化物的xrd圖。

圖2為實(shí)施例1制備的多孔鈰鋯復(fù)合氧化物的孔徑分布圖。

圖3為實(shí)施例2制備的多孔鈰鋯鋁復(fù)合氧化物的xrd圖。

圖4為實(shí)施例2制備的多孔鈰鋯鋁復(fù)合氧化物的孔徑分布圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但并不限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

稱取4.34g硝酸鈰、2.15g硝酸鋯溶解于100ml去離子水中，再加入4.20g檸檬酸，磁力攪拌0.5小時(shí)至溶液呈無色透明；加入1.82g十六烷基三甲基溴化銨，磁力攪拌1小時(shí)，加入45ml無水乙醇，繼續(xù)磁力攪拌0.5小時(shí)；置于80℃的恒溫烘箱內(nèi)，靜置12小時(shí)，獲得泡沫產(chǎn)物；將該多孔泡沫狀產(chǎn)物置于馬弗爐內(nèi)，在空氣氣氛下，500℃煅燒6小時(shí)，隨爐冷卻后獲得多孔鈰鋯復(fù)合氧化物。該多孔鈰鋯復(fù)合氧化物的x射線衍射譜圖與標(biāo)準(zhǔn)卡片jcpds38-1439(ce0.6zr0.4o2)的特征峰相吻合；該多孔鈰鋯復(fù)合氧化物經(jīng)壓汞法測(cè)得其大孔的平均孔徑為0.8μm，孔隙度為86.92%；介孔bet法計(jì)算出該多孔鈰鋯復(fù)合氧化物的比表面積為113m²/g。圖1和2分別是xrd圖和孔徑分布圖。

實(shí)施例2

稱取4.34g硝酸鈰、2.15g硝酸鋯、13.10g硝酸鋁溶解于100ml去離子水中，再加入10.50g檸檬酸，磁力攪拌0.5小時(shí)至溶液呈無色透明；加入5.46g十六烷基三甲基溴化銨，磁力攪拌1小時(shí)，加入50ml無水乙醇，繼續(xù)磁力攪拌0.5小時(shí)；置于80℃的恒溫烘箱內(nèi)，靜置12小時(shí)，獲得泡沫產(chǎn)物；將該泡沫產(chǎn)物置于馬弗爐內(nèi)，在空氣氣氛下，500℃煅燒6小時(shí)，隨爐冷卻后獲得多孔鈰基復(fù)合氧化物。xrd譜圖表明該多孔鈰基復(fù)合氧化物為多孔鈰鋯鋁復(fù)合氧化物；該多孔鈰鋯鋁復(fù)合氧化物經(jīng)壓汞法測(cè)得其大孔的平均孔徑為為1.5μm，孔隙度為82.27%；介孔bet法計(jì)算出比表面積為168m²/g。圖3和4分別是xrd圖和孔徑分布圖。

實(shí)施例3

稱取4.34g硝酸鈰、2.15g硝酸鋯溶解于100ml去離子水中，再加入13g擬薄水鋁石，10.50g檸檬酸，磁力攪拌0.5小時(shí)；再加入5.46g十六烷基三甲基溴化銨，磁力攪拌1小時(shí)后加入50ml無水乙醇，繼續(xù)磁力攪拌0.5小時(shí)后置于80℃的恒溫烘箱內(nèi)；靜置12小時(shí)，獲得泡沫產(chǎn)物；將該泡沫產(chǎn)物置于馬弗爐內(nèi)，在空氣氣氛下，500℃煅燒6小時(shí)，隨爐冷卻后獲得多孔鈰基復(fù)合氧化物。該多孔鈰基復(fù)合氧化物為多孔鈰鋯鋁復(fù)合氧化物；該多孔鈰鋯鋁復(fù)合氧化物的介孔bet比表面積為134m²/g。

實(shí)施例4

稱取8.68g硝酸鈰、2.15g硝酸鋯溶解于100ml去離子水中，再加入15.75g檸檬酸，磁力攪拌0.5小時(shí)至溶液呈無色透明；加入3.25g十六烷基三甲基溴化銨，磁力攪拌1小時(shí)，加入50ml無水乙醇，繼續(xù)磁力攪拌0.5小時(shí)；置于80℃的恒溫烘箱內(nèi)，靜置12小時(shí)，獲得泡沫產(chǎn)物；將該多孔泡沫狀產(chǎn)物置于馬弗爐內(nèi)，在空氣氣氛下，500℃煅燒6小時(shí)，隨爐冷卻后獲得多孔鈰鋯復(fù)合氧化物。該多孔鈰鋯復(fù)合氧化物的介孔bet比表面積為96m²/g。

實(shí)施例5

稱取8.68g硝酸鈰、2.15g硝酸鋯溶解于100ml去離子水中，再加入15.75g檸檬酸，磁力攪拌0.5小時(shí)至溶液呈無色透明；加入3.25g吐溫80，磁力攪拌1小時(shí)，加入50ml無水乙醇，繼續(xù)磁力攪拌0.5小時(shí)；置于80℃的恒溫烘箱內(nèi)，靜置12小時(shí)，獲得泡沫產(chǎn)物；將該多孔泡沫狀產(chǎn)物置于馬弗爐內(nèi)，在空氣氣氛下，500℃煅燒6小時(shí)，隨爐冷卻后獲得多孔鈰鋯復(fù)合氧化物。該多孔鈰鋯復(fù)合氧化物的介孔bet比表面積為76m²/g。

實(shí)施例6

稱取4.34g硝酸鈰、4.29g硝酸鋯溶解于100ml去離子水中，再加入25g擬薄水鋁石，攪拌均勻后再加入12.60g檸檬酸，磁力攪拌0.5小時(shí)；再加入8.4g吐溫80，磁力攪拌1小時(shí)后加入30ml無水乙醇，繼續(xù)磁力攪拌0.5小時(shí)后置于80℃的恒溫烘箱內(nèi)；靜置12小時(shí)，獲得泡沫產(chǎn)物；將該泡沫產(chǎn)物置于馬弗爐內(nèi)，在空氣氣氛下，800℃煅燒6小時(shí)，隨爐冷卻后獲得多孔鈰基復(fù)合氧化物。該多孔鈰基復(fù)合氧化物為多孔鈰鋯鋁復(fù)合氧化物；該多孔鈰鋯鋁復(fù)合氧化物的介孔bet比表面積為64m²/g。

實(shí)施例7

稱取4.34g硝酸鈰、4.29g硝酸鋯、22.50g硝酸鋁溶解于100ml去離子水中，再加入16.80g檸檬酸，磁力攪拌0.5小時(shí)至溶液呈無色透明；加入7g十二烷基硫酸鈉，磁力攪拌1小時(shí)，加入30ml無水乙醇，繼續(xù)磁力攪拌0.5小時(shí)；置于80℃的恒溫烘箱內(nèi)，靜置12小時(shí)，獲得泡沫產(chǎn)物；將該泡沫產(chǎn)物置于馬弗爐內(nèi)，在空氣氣氛下，700℃煅燒4小時(shí)，隨爐冷卻后獲得多孔鈰基復(fù)合氧化物。該多孔鈰基復(fù)合氧化物為多孔鈰鋯鋁復(fù)合氧化物；該多孔鈰鋯鋁復(fù)合氧化物的介孔bet比表面積為53m²/g。

上述僅為本發(fā)明七個(gè)具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何形式的簡(jiǎn)單修改、等同變化，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。