本發(fā)明涉及汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含銅汽車(chē)尾氣凈化用儲(chǔ)氧材料。
背景技術(shù)：
在汽車(chē)行駛過(guò)程中，其空燃比很難精確控制，因?yàn)閷?shí)際工況總是在稀薄燃燒和濃縮燃燒之間變動(dòng)，影戲借助于氧傳感器保持空燃比在計(jì)量比附近擺動(dòng)，其頻率和幅度因催化劑的不同而不同，因此催化劑交替處在富養(yǎng)和貧氧狀態(tài)，因此需要在催化劑中添加一定量的物質(zhì)來(lái)控制催化劑的儲(chǔ)氧量。
大量的研究報(bào)導(dǎo)催化劑中添加稀土氧化物和過(guò)渡金屬氧化物可大大地減少貴金屬的用量，同時(shí)不會(huì)降低催化劑的活性。因此，將稀土和過(guò)渡金屬有效的結(jié)合起來(lái)，不僅可以滿足日益嚴(yán)格的汽車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，而且能提高催化劑的活性和使用壽命。在使用的稀土元素中鈰是最受重視的元素之一，研究表明，在廢氣凈化催化劑中，Ce具有多種功能：儲(chǔ)存及釋放氧，為了使催化劑在貧氧狀態(tài)下更好地氧化HC和CO，以及在富氧條件下更好地還原NO，常借助于催化劑涂層中的氧化鈰來(lái)改善尾氣條件下的氧化-還原反應(yīng)，起到吸氧及釋氧的作用。
鈰鋯固溶體的儲(chǔ)氧性能與其晶相結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、孔隙率和比表面積緊密相關(guān)。將鈰鋯固溶體制備納米多孔材料，有利于改善其儲(chǔ)氧性能，性能優(yōu)良的鈰鋯固溶體不但能夠提高催化效率并延長(zhǎng)催化劑壽命，而且能降低貴金屬的使用量。然而，不同是制備方法制備得到的鈰鋯固溶體晶相結(jié)構(gòu)、孔隙率和比表面積不同，因此其性能相差很大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種汽車(chē)尾氣凈化用儲(chǔ)氧材料，其儲(chǔ)氧能力好、熱穩(wěn)定性強(qiáng)，而且在其中添加的第三組分(非貴金屬、稀土金屬等)具有很好的協(xié)同作用。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種含銅汽車(chē)尾氣凈化用儲(chǔ)氧材料，其為(Ce0.6Zr0.4)1-xCuxO2，所述儲(chǔ)氧材料如下方法制備，包括：
(1)將可溶性鈰鹽、可溶性鋯鹽、可溶性銅鹽和檸檬酸溶于無(wú)水乙醇中，室溫下攪拌，直至變?yōu)槿榘咨?/p>
(2)60-80℃下水浴加熱，直至溶液變?yōu)橥该魅苣z；
(3)在透明溶膠中加入濃硝酸，直至生成黃色凝膠，繼續(xù)水浴加熱直至生成發(fā)泡凝膠；
(4)將發(fā)泡凝膠烘干，研磨成粉末；
(5)380-420℃下焙燒60-90min，然后升溫到580-620℃焙燒5-8h，得到所述儲(chǔ)氧材料。
優(yōu)選的，x的取值為0.1-0.25，優(yōu)選0.2。
本發(fā)明的Ce-Zr-Cu固溶體中，隨著負(fù)載Cu含量的增加，進(jìn)入鈰鋯固溶體的晶格CuO增加，使晶格缺陷減少，增加了氧的活動(dòng)能力和表面氧物種，所以氫消耗峰的溫度有所降低。隨著負(fù)載Cu含量的進(jìn)一步增加時(shí)，消耗峰的溫度沒(méi)有什么明顯變化，只是每個(gè)峰面積有所增加，這是因?yàn)檫M(jìn)入鈰鋯固溶體的CuO顆粒量是一定的，所阻沒(méi)有什么變化。因此本發(fā)明將Cu含量選擇在0.1-0.25
在鈰鋯固溶體中，Cu組分的添加主要是對(duì)鈰鋯固溶體的晶胞參數(shù)產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變其儲(chǔ)氧性能。不同方法下，即使加入同樣組分，其得到的固溶體，晶胞參數(shù)也不盡相同。
本發(fā)明制備得到的鈰鋯固溶體，具有優(yōu)異的儲(chǔ)氧性能。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種含銅汽車(chē)尾氣凈化用儲(chǔ)氧材料，其為(Ce0.6Zr0.4)1-xCuxO2，所述儲(chǔ)氧材料如下方法制備，包括：
(1)將可溶性鈰鹽、可溶性鋯鹽、可溶性銅鹽和檸檬酸溶于無(wú)水乙醇中，室溫下攪拌，直至變?yōu)槿榘咨?/p>
(2)60℃下水浴加熱，直至溶液變?yōu)橥该魅苣z；
(3)在透明溶膠中加入濃硝酸，直至生成黃色凝膠，繼續(xù)水浴加熱直至生成發(fā)泡凝膠；
(4)將發(fā)泡凝膠烘干，研磨成粉末；
(5)380℃下焙燒60min，然后升溫到580℃焙燒5h，得到所述儲(chǔ)氧材料。
實(shí)施例2
一種含銅汽車(chē)尾氣凈化用儲(chǔ)氧材料，其為(Ce0.6Zr0.4)1-xCuxO2，所述儲(chǔ)氧材料如下方法制備，包括：
(1)將可溶性鈰鹽、可溶性鋯鹽、可溶性銅鹽和檸檬酸溶于無(wú)水乙醇中，室溫下攪拌，直至變?yōu)槿榘咨?/p>
(2)80℃下水浴加熱，直至溶液變?yōu)橥该魅苣z；
(3)在透明溶膠中加入濃硝酸，直至生成黃色凝膠，繼續(xù)水浴加熱直至生成發(fā)泡凝膠；
(4)將發(fā)泡凝膠烘干，研磨成粉末；
(5)420℃下焙燒90min，然后升溫到620℃焙燒8h，得到所述儲(chǔ)氧材料。
實(shí)施例3
一種含銅汽車(chē)尾氣凈化用儲(chǔ)氧材料，其為(Ce0.6Zr0.4)1-xCuxO2，所述儲(chǔ)氧材料如下方法制備，包括：
(1)將可溶性鈰鹽、可溶性鋯鹽、可溶性銅鹽和檸檬酸溶于無(wú)水乙醇中，室溫下攪拌，直至變?yōu)槿榘咨?/p>
(2)70℃下水浴加熱，直至溶液變?yōu)橥该魅苣z；
(3)在透明溶膠中加入濃硝酸，直至生成黃色凝膠，繼續(xù)水浴加熱直至生成發(fā)泡凝膠；
(4)將發(fā)泡凝膠烘干，研磨成粉末；
(5)380-420℃下焙燒80min，然后升溫到600℃焙燒6h，得到所述儲(chǔ)氧材料。
在實(shí)施例1-3中，x取值0.5。
實(shí)施例1-3的鈰鋯固溶體，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，其儲(chǔ)氧量在1500-2300μmol/g，對(duì)于NO的轉(zhuǎn)化率從120℃起燃，對(duì)于碳?xì)浠衔飶?40℃起燃。
對(duì)比例1-3
將x取值變?yōu)?.4，其余與實(shí)施例1-3相同。
對(duì)比例1-3的鈰鋯固溶體，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，其儲(chǔ)氧量在600-800μmol/g，對(duì)于NO的轉(zhuǎn)化率從175℃起燃，對(duì)于碳?xì)浠衔飶?10℃起燃。效果明顯差于實(shí)施例1-3，說(shuō)明特定含量的Fe與鈰鋯固溶體的聯(lián)用，起到協(xié)同作用。
對(duì)比例4-6
將制備方法替換為共沉淀法，其余與實(shí)施例1-3相同。
對(duì)比例4-6的鈰鋯固溶體，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，其儲(chǔ)氧量在800-950μmol/g，對(duì)于NO的轉(zhuǎn)化率從193℃起燃，對(duì)于碳?xì)浠衔飶?06℃起燃。其效果明顯差于實(shí)施例1-3。說(shuō)明本申請(qǐng)的鈰鋯固溶體，采用特定的方法，才能獲得最優(yōu)的效果。