鈰鑭複合氧化物的製備方法

2023-06-12 07:06:16

專利名稱：鈰鑭複合氧化物的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種用於催化消除VOCs催化劑塗層用的新材料鈰鑭複合氧化物，特別是涉及超細粒子鈰鑭複合氧化物製備方法。
背景技術：
揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs)是毒性大、室內外空氣中廣泛存在的一類汙染物，它主要來源於有機化工原料的加工和使用過程中和汽車尾氣的排放，其毒性、刺激性和致癌作用給人們帶來極大的健康風險。因此，世界各國都非常重視VOCs處理技術的開發和研究，並具有嚴格的有關排放的法規，基于越來越緊迫的環境汙染控制要求，因此探索和尋找VOCs控制技術已成為研究的熱點。CeO2基的無機非金屬納米材料在汽車尾氣三元催化劑載體、環保催化劑塗層等方面被廣泛應用。目前的VOCs淨化催化劑的載體材料一般是堇青石，其上塗覆Al2O3再負載活性組分。採用常規的Al2O3塗層的催化劑，當使用溫度較高時會引起相變，導致燒結，易造成性能急劇下降，影響催化劑活性。利用納米材料的優勢，研製和開發在高溫下既有高催化活性又有良好熱穩定性的新型Ce-Zr基稀土複合材料，使其作為環保催化劑塗層的重要材料具有十分重要的意義。目前製備納米材料的主要方法有溶膠凝膠法、共沉澱法、液相反應法、物理氣相沉積法、固相反應法等，但這些方法存在的主要問題是難以製得微觀均勻、不團聚的理想複合粉體。
中國專利z102136273.4公開了一種鈰鋯鋇複合氧化物及其製備方法，是以金屬硝酸鹽，硝酸鈰、硝酸鋯、硝酸鋇為原料，通過聚乙二醇高分子表面修飾劑，採用正丁醇共沸蒸餾的方法製得，是具有高比表面的超細粒子，但其製備工藝條件控制困難，貴金屬的含量較高，主要用於汽車尾氣處理，對於催化消除VOCs效果則不夠理想。

發明內容
本發明的目的是提供一種製備工藝條件控制容易的、用於處理VOCs的、超細粒子鈰鑭複合氧化物粉體。
本發明提供的超細粒子鈰鑭複合氧化物鈰鑭複合氧化物粉體，分子式為CexLa1-xOz，其製備步驟是(1)按鈰鑭的摩爾比例為X∶1-X計算，其中X＝0.1-0.9，稱取相應量的原料硝酸鈰、硝酸鑭，加適量水溶解得混合溶液；(2)在含分子量為6000-20000聚乙二醇的水溶液中，緩慢滴加由步驟(1)製得的混合溶液，在磁力攪拌條件下用氨水調節溶液的pH值等於9-10時，停止滴加；(3)繼續攪拌上述溶液10-20分鐘後，將調節好的溶液在溫度為-5-0℃冷卻凝膠，時間為20-30小時；(4)抽濾除去溶劑，與凝膠重量的1-10倍的正丁醇共沸蒸餾，到93-100℃時，共沸物被蒸出，待水份完全脫除後，溫度迅速升到正丁醇的沸點118℃，在此條件下繼續回流0.25-1.0小時，然後蒸乾正丁醇，得淡黃色粉體；(5)將此粉體在500-650℃下焙燒2-6小時，製得超細粒子鈰鑭複合氧化物。
本發明所述正丁醇為凝膠重量的8-10倍。
本發明所述pH值為9-10。
本發明所述氨水濃度為20-30％。
本發明產生的技術效果本發明提供高性能的超細粒子鈰鑭複合氧化物的製備方法，製得的產品粒徑達納米級(10～20nm)，作為VOCs催化劑載體的塗覆材料可大大提高催化劑的活性並降低貴金屬的含量。
本發明的鈰鑭複合氧化物加入於蜂窩陶瓷載體塗層材料中，可獲得高性能的VOCs淨化催化劑。新複合材料具有以下特點以甲苯，丙酮，乙酸乙酯為VOCs特徵反應物，通過Ce-La粉體對γ-Al2O3塗層液的摻雜改性後，在220℃較低的反應溫度下，甲苯的轉化率可達98％，丙酮和乙酸乙酯的完全轉化溫度均為280℃。
負載活性組分Pd後，對甲苯的完全轉化溫度為120℃，對丙酮和乙酸乙酯的氧化溫度為200℃，與傳統的文獻報導的負載貴金屬的蜂窩催化劑相比，對甲苯的完全氧化溫度下降了100℃，對丙酮的完全氧化溫度下降了120℃，對乙酸乙酯的完全氧化溫度下降了70℃。
採用納米複合粉體進行塗層改性後，提高了處理VOCs的效率，降低了貴金屬Pd的含量。
具體實施例方式
實施例1參照上述的製備步驟稱取Ce(NO3)3·6H2O，La(NO3)4·6H2O，加適量水溶解，待用。上述物質的摩爾比為X∶1-X(X＝0.1-0.9)。
在含聚乙二醇(分子量為6000-20000)重量百分比為1-10wt％的水溶液中緩慢滴加上述的混合溶液，在磁力攪拌條件下，用氨水調節溶液的pH值等於9-10時，停止滴加。
繼續攪拌上述溶液10-20分鐘後，將溶液保持在-5-0℃條件下，保持時間為20-30小時。
將該溶液抽濾除去溶劑，將凝膠溶於正丁醇為凝膠重量的8-10倍正丁醇中，在三頸瓶中加熱，當達到93-100℃時，共沸物被蒸出，待水份完全脫除後，溫度迅速升到正丁醇的沸點118℃，在此條件下繼續回流0.25-1.0小時，然後蒸乾正丁醇，得淡黃色粉體。
將此粉體在500-650℃下焙燒2-6小時，即可獲得本發明的CexLa1-XOz複合氧化物粉體。
實施例2鈰鑭複合氧化物粉體製備的一個具體實施例，其步驟為(1)按Ce∶La的比例為Ce為X，La為1-X(X＝0.1～0.9)的摩爾比計算稱取5.05-15.5gCe(NO3)3·6H2O，9.00-0.5g La(NO3)4·6H2O，加適量水溶解，待用。
(2)在100ml含聚乙二醇(分子量20000)5g的水溶液中緩慢滴加①所述的混合溶液，在磁力攪拌條件下，用氨水調節溶液的pH值等於9-10時，停止滴加。
(3)繼續攪拌15分鐘後，將溶液在-5℃條件下保持24小時。
(4)然後將該溶液抽濾除去溶劑，取固體溶於過量正丁醇中，在三頸瓶中加熱，當達到93-100℃時，共沸物被蒸出，待水份完全脫除後，溫度迅速升到正丁醇的沸點118℃，在此條件下繼續回流0.5h，然後蒸乾正丁醇，得淡黃色粉體。
(5)將此粉體在600℃下焙燒2h，製得Ce0.9La0.1Oz複合氧化物粉體(以理論產量2g計算)。
權利要求
1.一種用於催化消除VOCs催化劑塗層用的超細粒子鈰鑭複合氧化物粉體，分子式為CexLa1-xOz，其特徵是由以下製備方法獲得，製備步驟是(1)按鈰∶鑭的摩爾比例為X∶1-X計算，其中X＝0.1-0.9，稱取相應量的原料硝酸鈰、硝酸鑭，加適量水溶解得混合溶液；(2)在含分子量為6000-20000聚乙二醇的水溶液中，緩慢滴加由步驟(1)製得的混合溶液，在磁力攪拌條件下用氨水調節溶液的pH值等於9-10時，停止滴加；(3)繼續攪拌上述溶液10-20分鐘後，將調節好的溶液在溫度為-5-0℃冷卻凝膠，時間為20-30小時；(4)抽濾除去溶劑，與凝膠重量的8-10倍的正丁醇共沸蒸餾，到93-100℃時，共沸物被蒸出，待水份完全脫除後，溫度迅速升到正丁醇的沸點118℃，在此條件下繼續回流0.25-1.0小時，然後蒸乾正丁醇，得淡黃色粉體；(5)將此粉體在500-650℃下焙燒2-6小時，製得超細粒子鈰鑭複合氧化物。
2.根據權利要求1所述的超細粒子鈰鑭複合氧化物粉體製備方法，其特徵所述的聚乙二醇重量百分比為1-10wt％的水溶液。
3.根據權利要求1所述的超細粒子鈰鑭複合氧化物粉體製備方法，其特徵所述氨水濃度為20-30％。
全文摘要
一種用於處理VOCs的超細粒子鈰鑭複合氧化物粉體的製備方法，以金屬硝酸鹽為原料，採用高分子表面修飾劑和正丁醇共沸蒸餾的方法製備，鈰鑭複合氧化物粉體分子式為Ce
文檔編號B01J23/10GK1752012SQ20051005071
公開日2006年3月29日 申請日期2005年7月14日 優先權日2005年7月14日
發明者陳敏, 周仁賢 申請人:浙江大學