氧化鈰鋯基固溶體催化劑、製備方法及其應用的製作方法

2023-06-10 14:45:56 7

專利名稱：氧化鈰鋯基固溶體催化劑、製備方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種淨化汽車尾氣的催化材料，具體來說，是涉及一種氧化 鈰鋯基固溶體催化劑、製備方法及其應用。
背景技術：
目前，汽車尾氣淨化催化劑是控制汽車排放，減少汽車汙染的最有效的 手段。主要用貴金屬和加入稀土元素形成催化劑。通常，貴金屬催化劑主要 選用鉑、鈀等作催化劑，具有活性高、壽命長、淨化效果好等優點而很具實 用性。而稀土主要是以氧化鈰為主。由於氧化鈰的氧化還原特性能有效地控 制排放尾氣的組分，能在還原氣氛中供氧，或在氧化氣氛中耗氧。二氧化鈰 的缺點主要是熱缺少穩定性，可通過在二氧化鈰中加入二氧化鋯、三氧化二 釔等其他元素氧化物以提高二氧化鈰的熱穩定性，因此，氧化鈰鋯基固溶體 實際上是氧化鈰和氧化鋯以及其它氧化物的固溶體形式。但現有的製備氧化 鈰鋯基固溶體催化劑的方法一般須在高溫或高壓的條件下反應，存在製備工 藝複雜、操作時間長等問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種熱穩定性好、催化性能好的氧化鈰鋯基固溶體 催化劑。
本發明的另一 目的是提供上述氧化鈰鋯基固溶體催化劑的製備方法，該 方法工藝簡單易行。
本發明還提供了上述氧化鈰鋯基固溶體催化劑的用途。 本發明的目的是這樣實現的
一種氧化鈰鋯基固溶體催化劑，該固溶體催化劑包括50 79.5wty。的氧 化鋯、20 49.5wt。/o的氧化鈰、0.5 25wt。/。的其它元素氧化物，所述氧化鋯、 氧化鈰、其它元素氧化物是以固溶體的形式存在，所述其它元素氧化物為除鈰以外的稀土元素氧化物中的一種或多種。
進一步地，所述其它元素氧化物優選為鑭、釹、鐠、釔元素的氧化物中 的一種或多種。
一種氧化鈰鋯基固溶體催化劑的製備方法，將氧氯化鋯、鈰的鹽溶液、 除鈰以外的稀土元素的鹽溶液通過連續共沉澱法獲得，該方法具體包括以下 步驟
(1) 按照氧化鋯50~79.5wt%、氧化鈰20 49.5wt%、其它元素氧化物 0.5 25wt。/。的成分配比，取氧氯化鋯，鈰的鹽溶液，除鈰以外的稀土元素的 鹽溶液；
(2) 將氧氯化鋯溶於水形成氧氯化鋯水溶液，加入液鹼，形成氫氧化 鋯溶液；
(3) 將鈰的鹽溶液、除鈰以外的稀土元素的鹽溶液加入步驟(2)所得 氫氧化鋯溶液，充分攪拌，形成氫氧化鈰鋯基混合物；
(4) 將步驟(3)所得氫氧化鈰鋯基混合物在750 80(TC大氣焙燒2 3 小時，獲得氧化鈰鋯基固溶體催化劑。
其中，所述除鈰以外的稀土元素的鹽溶液優選為鑭、釹、鐠、釔的鹽溶 液中的一種或多種；所述鹽溶液優選為硝酸鹽溶液、氯化鹽溶液或硫酸鹽溶 液。
本發明所製得的氧化鈰鋯基固溶體催化劑可用於淨化汽車尾氣。 通過加入氧化鋯及除鈰以外的稀土元素的氧化物，本發明氧化鈰鋯基固 溶體催化劑具有很好的催化性能，且與現有技術相比，熱穩定性有很大的提 高；而本發明同時公開的製備方法，能夠在相對較低的溫度、常壓下製備本 發明氧化鈰鋯基固溶體催化劑，工藝簡單易行。
具體實施例方式
以下通過實施例更進一步地描述本發明，但不限於此。 實施列1
根據生產氧化鈰鋯基固溶體工藝進行配料ZrO2為60M， Ce02為30。/。， 1^203為10%。
根據上述氧化物的所需要的化學計量比來準備氧氯化鋯和硝酸鈰溶液、硝酸鑭溶液。將氧氯化鋯溶於水形成氧氯化鋯水溶液，按照1公斤氧氯化鋯 加入1升液鹼的比例將液鹼加入氫氧化鋯溶液中，在常壓下反應生成氫氧化 鋯溶液，然後將硝酸鈰溶液和硝酸鑭溶液加入氫氧化鋯溶液中，充分攪拌形 成氫氧化鈰鋯鑭混合物，將製得的氫氧化鈰鋯鑭混合物放入氧化鋁陶瓷坩堝
在大氣焙燒爐中進行焙燒，溫度為75(TC，時間為2小時，製得氧化鈰鋯鑭 固溶體。
將製得的氧化鈰鋯鑭固溶體球磨均勻後放入馬弗爐，在80(TC下煅燒4 小時測量得到的新鮮比表面積為42m2/g;在IIO(TC下煅燒8小時測量得到的 老化比表面積為21m2/g。
實施列2
根據生產氧化鈰鋯基固溶體工藝進行配料Zr02為50。/。， Ce02為4(m， Nd203為5°/。， Pr6Ou為5%。
根據上述氧化物的所需要的化學計量比來準備氧氯化鋯和硝酸鈰溶液、 硝酸釹溶液、硝酸鐠溶液。將氧氯化鋯溶於水形成氧氯化鋯水溶液，按照1 公斤氧氯化鋯加入1升液鹼的比例將液鹼加入氫氧化鋯溶液中，在常壓下反 應生成氫氧化鋯溶液，然後將硝酸鈰溶液、硝酸釹溶液、硝酸鐠溶液加入氫 氧化鋯溶液中，充分攪拌形成氫氧化鈰鋯釹鐠混合物，將製得的氫氧化鈰鋯 釹鐠混合物放入氧化鋁陶瓷坩堝中在大氣焙燒爐中進行焙燒，溫度為750°C， 時間為3小時，製得氧化鈰鋯釹鐠固溶體。
將製得的氧化鈰鋯釹鐠固溶體球磨均勻後放入馬弗爐，在80(TC下煅燒4 小時測量得到的新鮮比表面積為43m2/g;在110(TC下煅燒8小時測量得到的 老化比表面積為22m2/g。
實施列3
根據生產氧化鈰鋯基固溶體工藝進行配料ZrO2為60。/c， Ce02為25。/。， Nd203為9°/。， Y203為6%。
根據上述氧化物的所需要的化學計量比來準備氧氯化鋯和硝酸鈰溶液、 硝酸釹溶液、硝酸釔溶液。將氧氯化鋯溶於水形成氧氯化鋯水溶液，按照1 公斤氧氯化鋯加入1升液鹼的比例將液鹼加入氫氧化鋯溶液中，在常壓下反應生成氫氧化鋯溶液，然後將硝酸鈰溶液、硝酸釹溶液、硝酸釔溶液加入氫 氧化鋯溶液中，充分攪拌形成氫氧化鈰鋯釹釔混合物，將製得的氫氧化鈰鋯
釹釔混合物放入氧化鋁陶瓷坩堝中在大氣焙燒爐中進行焙燒，溫度為75CTC， 時間為2小時，製得氧化鈰鋯釹釔固溶體。
將製得的氧化鈰鋯釹釔固溶體球磨均勻後放入馬弗爐，在80(TC下煅燒4 小時得測量得到的新鮮比表面積為45m2/g。在IIO(TC下煅燒8小時測量得到 的老化比表面積為23m2/g。
權利要求
1、一種氧化鈰鋯基固溶體催化劑，其特徵在於該固溶體催化劑包括50～79.5wt％的氧化鋯、20～49.5wt％的氧化鈰、0.5～25wt％的其它元素氧化物，所述氧化鋯、氧化鈰、其它元素氧化物是以固溶體的形式存在，所述其它元素氧化物為除鈰以外的稀土元素氧化物中的一種或多種。
2、 如權利要求1所述的氧化鈰鋯基固溶體催化劑，其特徵在於所述其它元素氧化物為鑭、釹、鐠、釔元素的氧化物中的一種或多種。
3、 一種氧化鈰鋯基固溶體催化劑的製備方法，其特徵在於將氧氯化鋯、鈰的 鹽溶液、除鈰以外的稀土元素的鹽溶液通過連續共沉澱法獲得，該方法具體包括以下步驟(1) 按照氧化鋯50 79.5wt%、氧化鈰20~49.5wt%、其它元素氧化物 0.5 25wt。/。的成分配比，取氧氯化鋯，鈰的鹽溶液，除鈰以外的稀土元素 的鹽溶液；(2) 將氧氯化鋯溶於水形成氧氯化鋯水溶液，加入液鹼，形成氫氧化鋯溶液；(3) 將鈰的鹽溶液、除鈰以外的稀土元素的鹽溶液加入步驟(2)所得氫氧 化鋯溶液，充分攪拌，形成氫氧化鈰鋯基混合物；(4) 將步驟(3)所得氫氧化鈰鋯基混合物在750 80(TC大氣焙燒2 3小時， 獲得氧化鈰鋯基固溶體催化劑。
4、 如權利要求3所述的方法，其特徵在於所述除鈰以外的稀土元素的鹽溶 液為鑭、釹、鐠、釔的鹽溶液中的一種或多種。
5、 如權利要求3所述的方法，其特徵在於所述鹽溶液為硝酸鹽溶液、氯化 鹽溶液或硫酸鹽溶液。
6、 如權利要求1所述的氧化鈰鋯基固溶體催化劑在淨化汽車尾氣中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種淨化汽車尾氣的催化材料，具體來說，是涉及一種氧化鈰鋯基固溶體催化劑、製備方法及其應用。一種氧化鈰鋯基固溶體催化劑，該固溶體催化劑包括50～79.5wt％的氧化鋯、20～49.5wt％的氧化鈰、0.5～25wt％的其它元素氧化物，所述氧化鋯、氧化鈰、其它元素氧化物是以固溶體的形式存在，所述其它元素氧化物為除鈰以外的稀土元素氧化物中的一種或多種。其製備方法是將氧氯化鋯，鈰的鹽溶液，除鈰以外的稀土元素的鹽溶液通過連續共沉澱法獲得。本發明通過加入氧化鋯及除鈰以外的稀土元素的氧化物，使製得的氧化鈰鋯基固溶體催化劑具有很好的催化性能，且熱穩定性有很大的提高；而本發明同時公開的製備方法，能夠在相對較低的溫度、常壓下製備本發明氧化鈰鋯基固溶體催化劑。
文檔編號B01D53/94GK101607195SQ20091005473
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月14日 優先權日2009年7月14日
發明者顧冬萍 申請人:顧冬萍