[发明专利]纳米铈锆基固溶体稀土储氧材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铈锆基固溶体稀土储氧材料及其制备方法，尤其是涉及一种用于汽车尾气净化、有机废气消除和天然气催化燃烧等废气净化或催化燃烧的催化剂

发明内容

减少汽车尾气污染、保护大气环境质量，实现生态环境和社会的可持续发展，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。

为减少污染，必须从提高汽油品质、改善发动机燃烧状态和增加尾气净化催化效率三方面进行突破。到目前为止，使用汽车尾气净化催化剂是最有效途径就是通过三元催化装置来降低尾气中HC、CO和NOx三种有毒气体的含量，而储氧材料是三元催化转化装置中的重要组成部分，它在尾气净化过程中起到调节气氛的作用，当气氛处于贫燃状态时，储氧材料将吸收多余的氧气，当气氛处于富燃状态时，储氧材料放出氧气，使三种气体得到有效的转化。因此，储氧材料的储氧性能的好坏直接影响尾气的转化效率。同时储氧材料可有效稳定活性组分的分散，因此具有大的比表面积、较大的孔体积及合适的孔径分布，并具有良好的抗高温老化性能、优异的低温催化性能的铈锆基储氧材料成为新三效催化剂的关键材料。

ZrO₂添加到CeO₂中，可形成CeO₂-ZrO₂固溶体而改善CeO₂的体相特性，利于体相氧原子的迁移和扩散，使体相反应过程变得活泼，能够提高CeO₂的储氧能力和高温稳定性。同时Pr，Nd，Y，Nb，La和Ba等稀土及碱土元素的加入可进一步增强储氧材料的抗高温老化性，提高其储氧量。

ZL200510115874.2公布了一种高比表面铈锆复合氧化物固溶体组合物及其制备方法。该发明通过添加在沉淀出的悬浊液中添加表面活性剂或胺盐或无机铵盐或乙醇，并高温晶化，晶化后产品经乙醇洗涤，高温焙烧。该专利制备工艺复杂，同时通过高温晶化，乙醇洗涤，不利于工业生产，且沉淀时为普通液相沉淀，粒子较大。

CN101637721B公布了一种多孔钇铈锆固溶体及其制备方法。该发明通过加入保护剂、混合稀土金属盐溶液和活性聚苯乙烯微球乳液，常温沉淀，80-100℃陈化，收集沉淀物、水洗、干燥、焙烧得目标产物。该发明中聚苯乙烯微球乳液与金属盐溶液无法混合均匀，容易导致产品的均一稳定性。

CN100496745C公布了一种线状或棒状多晶Ce_0.6Zr_0.3Y_0.1O₂固溶体制备方法.该专利通过加入十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂，通过水热处理得前驱体，灼烧得目标产物。该发明专利通过水热处理，需要高压设备，不利于产业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米铈锆基固溶体稀土储氧材料及其制备方法，以克服现有技术存在的缺陷，满足商业对生产成本及日益增加的对环境限制的要求。

所述纳米铈锆基固溶体稀土储氧材料固溶体，材料的比表面≥90m²·g^-1，颗粒尺寸≤100nm，1000℃焙烧4h后比表面≥30m²·g^-1，1050℃焙烧12h后比表面≥20m²·g^-1。

所述纳米铈锆基固溶体稀土储氧材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)层状液晶的制备：

将硝酸铈、除铈以外的其他稀土可溶性硝酸盐和硝酸锆溶于水，得混合金属硝酸盐溶液，与Tween-80和n-C₈H₁₇OH混合，得层状液晶A；

所述的层状液晶A中，以重量百分数计：

Tween-80                 30～50％

n-C₈H₁₇OH                16～25％

混合金属硝酸盐溶液为     25～55％。

n代表的是有机物的一种结构，n-C₈H₁₇OH的意思就是正辛醇；

所述的除铈以外的其他稀土可溶性硝酸盐选自硝酸镧、硝酸钇、硝酸镨、硝酸钕中的一种或几种或硝酸与氧化镧、氧化钇、氧化镨、氧化钕反应生成相应的硝酸盐溶液；

所述的混合金属盐硝酸溶液中，各硝酸盐的比例为：

硝酸铈                            20～70％