一種高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法
2023-06-14 09:52:21
專利名稱：一種高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法。
背景技術：
鈰鋯鋁複合氧化物是一種新型的稀土儲氧材料，兼有儲氧材料和活性氧化鋁的共同優點。因而其在三效催化淨化(TWC)、催化燃燒、柴油機D0C、P0C淨化表現出更為優異的熱穩定性和儲氧能力。目前製備鈰鋯鋁複合氧化物的方法主要有浸潰法、共沉澱法、溶膠-凝膠法、微乳液法、機械混合法等。其中，共沉澱法因工藝簡單、條件易於控制、產品均一性好、生產成本較低、便於工業化生產等優點得到了廣泛的應用，但是現有共沉澱法步驟複雜，生產成本聞。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供一種高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法，步驟簡單，所製得的鈰鋯鋁儲氧材料具有優異的熱穩定性和儲氧能力。本發明的高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法，包括以下步驟I)將擬薄水鋁石用硝酸反應製成鋁溶膠，水鋁石去離子水硝酸溶液的質量比為I : 10-20 0.1-0. 5進行混合攪拌，得到分散均勻的鋁溶膠，水鋁石中Al2O3的質量分數為70%,硝酸溶液中硝酸的質量分數為60% ；2)取鋯和鈰及稀土摻雜元素鑭、釔、鐠、釹的可溶性鹽，加去離子水製成總離子濃度為0. 5-1. 5mol/l的鈰鋯混合水溶液，所述混合液中Ce和Zr的摩爾比為I : 0. 5-3 ;稀土摻雜元素為鑭、釔、鐠、釹中的一種或多種，重量佔鋪錯的2-10% ；3)將步驟I)獲得的鋁溶膠和步驟2)獲得的鈰鋯混合液按(Ce-Zr) Al2O3質量比為I : 0.1-3進行混合攪拌，得到分散均勻的鈰鋯鋁複合溶膠，並控制其氧化物總濃度為50-100g/l ；4)將有機高分子改性劑與2-6mol的鹼性沉澱劑按照5_10 90-95的質量比相互混合均勻，得到改性鹼性沉澱劑；5)將步驟3)獲得的鈰鋯鋁複合溶膠和步驟4)獲得的改性鹼性沉澱劑進行混合共沉澱，控制終點PH > 8，得到鈰鋯鋁氫氧化物凝膠；6)將鈰鋯鋁氫氧化物凝膠進行真空抽濾及洗滌，控制水洗電導率< 20mS/cm ；7)將步驟6)獲得的鈰鋯鋁氫氧化物凝膠置於馬弗爐內煅燒，控制溫度700-800°C，煅燒 2-6 小時；8)將步驟7)獲得的燒成物經機械粉碎或氣流粉碎獲得不同粒徑的鈰鋯鋁產品。本發明的高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法，在步驟2)中所述鈰的可溶性鹽為硝酸亞鈰、硝酸鈰銨、醋酸鈰、氯化鈰，所述鋯的可溶性鹽為硝酸鋯、醋酸鋯、氧氯化鋯，所述稀土摻雜元素鑭、釔、鐠、釹的可溶性鹽為硝酸鹽、醋酸鹽、氯化物。
本發明的高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法，在步驟4)中所述有機高分子改性劑有機高分子酸類或醇類。本發明的高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法，在步驟4)中所述鹼性沉澱劑為氨水、碳酸銨、碳酸氫銨中的一種或多種。與現有技術相比本發明的有益效果為本發明的高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法步驟簡單，以擬薄水鋁石、可溶性的鋯鹽和鈰鹽為原料，進行膠溶反應製成溶膠，以鹼為沉澱劑，有機高分子酸類、醇類為改性劑，將溶膠經有機改性的鹼液沉澱後，對沉澱物進行過濾、洗滌、煅燒、粉碎製得。所製得的鈰鋯鋁儲氧材料在700°C -800°C的條件下灼燒2-6小時，測試其新鮮比表面積120-140m2/g，IOOO0C的條件下灼燒10小時老化比表面積> 60m2/g，1100°C的條件下灼燒10小時老化比表面積> 40m2/g，所製得的鈰鋯鋁儲氧材料具有很好的高熱穩定性。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於 說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。實施例I取64. 3g擬薄水鋁石(Al2O3 :70 % )，加去離子水800ml，硝酸溶液(硝酸質量分數為60 % ) 12ml混合攪拌得到鋁溶膠；分別取硝酸亞鈰66. 7ml (TRE0 225g/L)、硝酸鋯 148. 5ml (ZrO2 202g/L),硝酸鑭 20. 8ml (TREO :240g/L)、硝酸釔20. 8ml (TREO 240g/L)混合後，加入到鋁溶膠中，並加純水稀釋至1500ml，得到質量比為CeO2 ZrO2 La2O3 Y2O3 Al2O3 = 15 30 5 5 45 的鈰鋯鋁溶膠；將改性鋁溶膠在室溫下加入到溶有7. 6%高分子有機酸的4. 6mol/L的氨水中沉澱，控制最終PH為8. 3，沉澱完畢後真空抽濾及洗滌至洗液中的電導率為ISms/cm，得到鈰鋯鋁氫氧化物凝膠。將鈰鋯鋁凝膠在700°C煅燒4小時得到鈰鋯鋁氧化物，測試其比表面積為132. 6m2/g，1000°C 10小時老化比表面積為66. 8m2/g，IlOO0C 10小時老化比表面積為45. 5m2/g。實施例2取64. 3g擬薄水鋁石(Al2O3 :70 % )，加去離子水800ml，硝酸溶液(硝酸質量分數為60 % ) 15ml混合攪拌得到鋁溶膠；分別取硝酸鈰133. 3ml (TREO 225g/L)、硝酸鋯 74. 2ml (ZrO2 202g/L),硝酸鑭 20. 8ml (TREO :240g/L)、硝酸釔20. 8ml (TREO 240g/L)混合後，加入到鋁溶膠中，並加純水稀釋至1500ml，得到質量比為CeO2 ZrO2 La2O3 Y2O3 Al2O3 = 30 15 5 5 45 的鈰鋯鋁溶膠；將改性鋁溶膠在室溫下加入到溶有6. 5%高分子有機酸的3. 2mol/L的氨水中沉澱，控制最終PH為8. 5，沉澱完畢後真空抽濾及洗滌至洗液中的電導率為16mS/cm，得到鈰鋯鋁氫氧化物凝膠。將鈰鋯鋁凝膠在700°C的條件下煅燒4小時得到鈰鋯鋁氧化物，測試其比表面積為126. 3m2/g，1000°C的條件下煅燒10小時老化比表面積為62. 6m2/g，1100°C的條件下煅燒10小時老化比表面積為42. 7m2/g。實施例3取42. 8g擬薄水鋁石(Al2O3 :70 % )，加去離子水600ml，硝酸溶液(硝酸質量分數為60 % ) IOml混合攪拌得到鋁溶膠；分別取硝酸鈰133. 3ml (TREO 225g/L)、硝酸鋯 148. 5ml (Zr02 :202g/L)、硝酸鑭 20. 8ml (TREO :240g/L)、硝酸釔20. 8ml (TREO 240g/L)混合後，加入到鋁溶膠中，並加純水稀釋至1500ml，得到質量比為CeO2 ZrO2 La2O3 Y2O3 Al2O3 = 30 30 5 5 30 的鈰鋯鋁溶膠；將改性鋁溶膠在室溫下加入到溶有8%高分子有機酸的4mol/L的氨水中沉澱，控制最終PH為9. 2，沉澱完畢後真空抽濾及洗滌至洗液中的電導率為12mS/cm，得到鈰鋯鋁氫氧化物凝膠。將鈰鋯鋁凝膠在700°C煅燒4小時得到鈰鋯鋁氧化物，測試其比表面積為125m2/g，1000°C的條件下煅燒10小時老化比表面積為63m2/g，IlOO0C的條件下煅燒10小時老化比表面積為41m2/g°本發明的高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法步驟簡單，以擬薄水鋁石、可溶性的鋯鹽和鈰鹽為原料，進行膠溶反應製成溶膠，以鹼為沉澱劑，有機高分子酸類、醇類為改性劑，將溶膠經有機改性的鹼液沉澱後，對沉澱物進行過濾、洗滌、煅燒、粉碎製得。所製得的鈰鋯鋁儲氧材料在700°C _800°C的條件下灼燒2-6小時，測試其新鮮比表面積為120-140m2/g，1000°C的條件下灼燒10小時老化比表面積〉60m2/g，1100°C的條件下灼燒10 小時老化比表面積> 40m2/g，所製得的鈰鋯鋁儲氧材料具有很好的高熱穩定性。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟 .1)將擬薄水鋁石用硝酸反應製成鋁溶膠，水鋁石；去離子水硝酸溶液的質量比為.1 10-20 0.1-0. 5進行混合攪拌，得到分散均勻的鋁溶膠，水鋁石中Al2O3的質量分數為70%，硝酸溶液中硝酸的質量分數為60% ； .2)取鋯和鈰及稀土摻雜元素鑭、釔、鐠、釹的可溶性鹽，加去離子水製成總離子濃度為.0.5-1. 5mol/l的鈰鋯混合水溶液，所述混合液中Ce和Zr的摩爾比為I : 0. 5-3 ;稀土摻雜元素為鑭、釔、鐠、釹中的一種或多種，重量佔鋪錯的2-10% ； .3)將步驟I)獲得的鋁溶膠和步驟2)獲得的鈰鋯混合液按(Ce-Zr) Al2O3質量比為I : 0.1-3進行混合攪拌，得到分散均勻的鈰鋯鋁複合溶膠，並控制其氧化物總濃度為.50-100g/l ； .4)將有機高分子改性劑與2-6mol的鹼性沉澱劑按照5-10 90-95的質量比相互混合均勻，得到改性鹼性沉澱劑； .5)將步驟3)獲得的鈰鋯鋁複合溶膠和步驟4)獲得的改性鹼性沉澱劑進行混合共沉澱，控制終點PH > 8，得到鈰鋯鋁氫氧化物凝膠； .6)將鈰鋯鋁氫氧化物凝膠進行真空抽濾及洗滌，控制水洗電導率<20mS/cm; .7)將步驟6)獲得的鈰鋯鋁氫氧化物凝膠置於馬弗爐內煅燒，控制溫度700-800°C，煅燒2-6小時； . 8)將步驟7)獲得的燒成物經機械粉碎或氣流粉碎獲得不同粒徑的鈰鋯鋁產品。
2.根據權利要求I所述的高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法，其特徵在於，在步驟2)中所述鈰的可溶性鹽為硝酸亞鈰、硝酸鈰銨、醋酸鈰、氯化鈰，所述鋯的可溶性鹽為硝酸鋯、醋酸鋯、氧氯化鋯，所述稀土摻雜元素鑭、釔、鐠、釹的可溶性鹽為硝酸鹽、醋酸鹽、氯化物。
3.根據權利要求I所述的高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法，其特徵在於，在步驟4)中所述有機高分子改性劑有機高分子酸類或醇類。
4.根據權利要求I所述的高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法，其特徵在於，在步驟4)中所述鹼性沉澱劑為氨水、碳酸銨、碳酸氫銨中的一種或多種。
全文摘要
本發明涉及一種高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法，包括以下步驟1)將水鋁石∶去離子水∶硝酸溶液的質量比為1∶10-20∶0.1-0.5進行混合攪拌；2)取鋯和鈰及稀土摻雜元素鑭、釔、鐠、釹的可溶性鹽，加去離子水製成鈰鋯混合水溶液；3)將鋁溶膠和鈰鋯混合液按(Ce-Zr)∶Al2O3質量比為1∶0.1-3進行混合攪拌；4)將有機高分子改性劑與2-6mol的鹼性沉澱劑按照5-10∶90-95的質量比相互混合均勻；5)將鈰鋯鋁複合溶膠和改性鹼性沉澱劑進行混合共沉澱；6)將鈰鋯鋁氫氧化物凝膠進行真空抽濾及洗滌；7)將鈰鋯鋁氫氧化物凝膠置於馬弗爐內煅燒；8)將燒成物經粉碎獲得鈰鋯鋁產品。本發明的高性能鈰鋯鋁儲氧材料的製備方法步驟簡單，所製得的鈰鋯鋁儲氧材料具有很好的高熱穩定性。
文檔編號B01J23/10GK102716733SQ20121014888
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月8日 優先權日2012年5月8日
發明者熊國槐 申請人:贛州博晶科技有限公司