專利名稱：Ce-Zr-Ni-O復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機(jī)及固體材料化學(xué)的制備，特別是一種高性能的Ce-Zr-Ni-0復(fù)合 氧化物儲(chǔ)氧材料的制備方法。 汽車尾氣污染作為一個(gè)全球性環(huán)境問題，一直備受關(guān)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(yán)格，催化轉(zhuǎn)化技術(shù)的應(yīng)用可以行之有效地解決該問題。鈰鋯 固溶體以其良好的儲(chǔ)釋放氧能力及高的熱穩(wěn)定性在機(jī)動(dòng)車排放控制三效催化劑中得到應(yīng) 用，并正在逐漸取代傳統(tǒng)的儲(chǔ)氧材料氧化鈰。鈰鋯固溶體作為儲(chǔ)氧材料，可使三效催化劑總 的凈化轉(zhuǎn)化率(尤其是在低溫冷啟動(dòng)過程)得到提高，是三效催化劑的重要組成部分。
為了提高三效催化劑的催化性能以及Ce02-Zr02復(fù)合氧化物的儲(chǔ)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Ce02基或Zr02基多組分復(fù)合氧化物， 以獲得具有更優(yōu)的結(jié)構(gòu)、織構(gòu)和儲(chǔ)氧性能的儲(chǔ)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(diǎn)。在Ce02-Zr02復(fù)合氧化物中進(jìn)一步添加其它稀 土元素，如La、 Nd、 Pr等，可以顯著提高復(fù)合氧化物的熱穩(wěn)定性。在Ce02_Zr02復(fù)合氧化物 中進(jìn)一步添加過渡金屬元素，如Cr、Mn、Fe、Co、Ni等，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；適量摻雜更能產(chǎn)生更多的晶格氧空穴，提高體相氧的流動(dòng) 性、儲(chǔ)氧量及催化劑的催化氧化-還原活性。另外，三效催化劑理論的空燃比條件下的催化 轉(zhuǎn)化效率最高，而在實(shí)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。發(fā)展高儲(chǔ)放氧性能的鈰鋯固溶體材料是制備高性能汽車尾氣凈化催化劑的關(guān)鍵，尤其 是制備出經(jīng)高溫處理后能保持低溫儲(chǔ)氧性能的儲(chǔ)氧材料才可望滿足汽車復(fù)雜的燃燒工況 和日益嚴(yán)格的排氣凈化標(biāo)準(zhǔn)。 本發(fā)明的目的是提供一種高性能的Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料的制備技 術(shù)，制備的高性能的Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料、在高性能的汽車尾氣凈化催化劑方 面具有廣闊的應(yīng)用前景。 本發(fā)明提供制備高性能的Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料的方法，是以鈰、鋯和 鎳的硝酸鹽為原料，采用共沉淀法制備Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物前驅(qū)物，采用超臨界干燥法 干燥，制得Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料。復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料中組分鈰、鋯和鎳的摩 爾比為2 : 1 : 0. 055 0. 235，制備步驟如下 1)、按復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料中組分鈰、鋯和鎳的摩爾比為2 : 1 : 0. 055 0.235， 將鈰、鋯和鎳的硝酸鹽溶解在水中，攪拌均勻后，滴加濃度為0. 1 0. 5mol/L的氫氧化鈉溶 液，pH值調(diào)至9. 0 10. 0，室溫下靜置老化6 12小時(shí)； 2)、將含有鈰、鋯和鎳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；
背景技術(shù)：
發(fā)明內(nèi)容
3)、將乙醇交換后的沉淀物置于高壓反應(yīng)釜內(nèi)，加入無水乙醇，進(jìn)行超臨界法干 燥，超臨界條件為壓力7. 0 10MPa、升溫速率8. 0 10. (TC /min，溫度250 280°C ;
4)、超臨界條件下保持2 4小時(shí)，恒溫下緩慢放出氣體，得到Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧 化物前驅(qū)物； 5)、將步驟4得到的前驅(qū)物在空氣氣氛中經(jīng)500 600 °C處理2 4h ，制得 Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料，所述制得的復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料在較低溫度下(200°C ) 具有優(yōu)良的儲(chǔ)放氧性能。 本發(fā)明所提供的制備Ce-Zr-Ni-O復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料的技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是采用 共沉淀法和超臨界干燥法制備，工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)過程容易控制，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn)；制 得的Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物材料的儲(chǔ)放氧性能好，且高溫處理后仍有較高的低溫儲(chǔ)氧性 能，如Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物前驅(qū)物在50(TC空氣氣氛中處理4h，在較低溫度下(200°C ) 的總儲(chǔ)氧量大于515iimol02/g，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)氧量大于475iimol02/g。 IOO(TC空氣氣氛中處理 4h后，該材料在較低溫度下(200°C)的總儲(chǔ)氧量仍大于270iimol0"g，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)氧量大于 256 ii mol02/g。本發(fā)明制備的高性能的Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧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(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 按鈰、鋯和鎳的摩爾比為2 : 1 : 0.235，將鈰、鋯和鎳的硝酸鹽溶解在水中，攪 拌均勻后滴加氫氧化鈉溶液(0. 1 0. 5mol/L)調(diào)至pH值為9. 5，室溫下靜置老化6 12 小時(shí)。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(yīng)釜內(nèi)，加入超臨界介質(zhì)(乙醇)，進(jìn)行超臨界法干燥，壓力7.0 10MPa、升溫速率 8. 0 10. (TC /min，溫度250 28(TC，保持2 4小時(shí)，然后恒溫下緩慢放出氣體，得到 Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物前驅(qū)物；該前驅(qū)物在空氣氣氛中經(jīng)50(TC處理2 4小時(shí)，所得到 Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料，在200°C的反應(yīng)條件下的總儲(chǔ)氧量515 y mol02/g，動(dòng)態(tài)儲(chǔ) 氧量480 ii mol02/g。 IOO(TC空氣氣氛中處理4h后，該材料在200°C的反應(yīng)條件下的總儲(chǔ)氧 量390 ii mol02/g，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)氧量356 ii mol02/g。
實(shí)施例2 用實(shí)施例1相同的操作，不同之處在于將鈰、鋯和鎳的摩爾比改為 2:1: 0.165。所得到的Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物前驅(qū)物在500。C空氣氣氛中處理4h，該 Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料，在200°C的反應(yīng)條件下的的總儲(chǔ)氧量743 y mol02/g，動(dòng)態(tài) 儲(chǔ)氧量628 ii mol02/g。 IOO(TC空氣氣氛中處理4h后，該材料在200°C的反應(yīng)條件下的總儲(chǔ) 氧量340 ii mol02/g，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)氧量300 ii mol02/g。
實(shí)施例3 用實(shí)施例1相同的操作，不同之處在于將鈰、鋯和鎳的摩爾比改為 2:1: 0.055。所得到的Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物前驅(qū)物在500。C空氣氣氛中處理4h，該 Ce-Zr-Ni-0復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料，在200°C的反應(yīng)條件下的總儲(chǔ)氧量551 y mol02/g，動(dòng)態(tài)儲(chǔ) 氧量475 ii mol02/g。 IOO(TC空氣氣氛中處理4h后，該材料在200°C的反應(yīng)條件下的總儲(chǔ)氧 量270 ii mol02/g，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)氧量256 ii mol02/g。
權(quán)利要求
一種Ce-Zr-Ni-O復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料的制備方法，是以鈰、鋯和鎳的硝酸鹽為原料，采用共沉淀法制備Ce-Zr-Ni-O復(fù)合氧化物前驅(qū)物，然后采用超臨界干燥法干燥，制得Ce-Zr-Ni-O復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料，所述復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料中組分鈰、鋯和鎳的摩爾比為2∶1∶0.055～0.235，制備步驟是1)、按復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料中組分鈰、鋯和鎳的摩爾比為2∶1∶0.055～0.235，將鈰、鋯和鎳的硝酸鹽溶解在水中，攪拌均勻后，滴加濃度為0.1～0.5mol/L的氫氧化鈉溶液，pH值調(diào)至9.0～10.0，室溫下靜置老化6～12小時(shí)；2)、將含有鈰、鋯和鎳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(yīng)釜內(nèi)，加入無水乙醇，進(jìn)行超臨界法干燥，超臨界條件為壓力7.0～10MPa、升溫速率8.0～10.0℃/min，溫度250～280℃；4)、在超臨界條件下保持2～4小時(shí)，恒溫下緩慢放出氣體，得到Ce-Zr-Ni-O復(fù)合氧化物前驅(qū)物；5)、將步驟4)得到的前驅(qū)物在空氣氣氛中經(jīng)500～600℃處理2～4小時(shí)，制得Ce-Zr-Ni-O復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料。
全文摘要
一種Ce-Zr-Ni-O復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料的制備方法，以鈰、鋯和鎳的硝酸鹽為原料，采用共沉淀法和超臨界干燥法制備Ce-Zr-Ni-O復(fù)合氧化物前驅(qū)物，再將前驅(qū)物在500～600℃空氣氣氛中處理，制得Ce-Zr-Ni-O復(fù)合氧化物儲(chǔ)氧材料，該材料中組分鈰∶鋯∶鎳的摩爾比為2∶1∶0.055～0.235。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)過程容易控制，制得的Ce-Zr-Ni-O復(fù)合氧化物材料的儲(chǔ)放氧性能好，在200℃的較低溫度下，其總儲(chǔ)氧量大于515μmolO2/g，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)氧量大于475μmolO2/g。在1000℃空氣氣氛中處理4h后，200℃的溫度下，總儲(chǔ)氧量仍大于270μmolO2/g，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)氧量大于256μmolO2/g。
文檔編號(hào)B01J23/83GK101791557SQ20101013241
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者周仁賢, 李光鳳, 王秋艷 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)