多元掺杂铈锆载体催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种固溶体载体催化剂，具体涉及一种多元掺杂铈锆载体催化剂，化学成分组成及重量含量为：氧化铈30-40份、氧化锆30-40份、其他稀土氧化物1-20份和过渡金属氧化物1-5份；其中：其他稀土氧化物为：氧化镧、氧化镨、氧化钕、氧化钇和氧化钐；过渡金属氧化物为：氧化钒、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化钴和氧化铜。本发明专利技术还提供其制备方法，将所有原料混合加表面活性剂，然后调pH至8-10后得到胶状沉淀物，焙烧后得到产品。本发明专利技术克服了在铈锆载体中进行掺杂所产生的掺杂缺陷，同时提高了载体催化剂的热稳定性、老化比表面积和储氧量；本发明专利技术还提供其制备方法，工艺过程简单，有利于规模化工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种固溶体载体催化剂，具体涉及一种多元掺杂铈锆载体催化剂，化学成分组成及重量含量为：氧化铈30-40份、氧化锆30-40份、其他稀土氧化物1-20份和过渡金属氧化物1-5份；其中：其他稀土氧化物为：氧化镧、氧化镨、氧化钕、氧化钇和氧化钐；过渡金属氧化物为：氧化钒、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化钴和氧化铜。本专利技术还提供其制备方法，将所有原料混合加表面活性剂，然后调pH至8-10后得到胶状沉淀物，焙烧后得到产品。本专利技术克服了在铈锆载体中进行掺杂所产生的掺杂缺陷，同时提高了载体催化剂的热稳定性、老化比表面积和储氧量；本专利技术还提供其制备方法，工艺过程简单，有利于规模化工业化生产。【专利说明】
本专利技术涉及一种固溶体载体催化剂，具体涉及一种多元掺杂铈锆载体催化剂及其 制备方法。
技术介绍
氧化铈作为一种重要的催化剂载体，具有独特的储氧能力和其他优异性能。铈离 子在氧化或还原气氛下发生Ce3+和Ce4+间的氧化还原反应，从而实现储氧和放氧功能，有助 于实现汽车尾气等的催化转化，但纯的氧化铈在高温下极易烧结，导致储放氧能力下降，通 过向氧化铈中掺杂适量的锆形成铈锆基氧化物固溶体，可以很大程度上提高氧化铈高温抗 老化性和储放氧性能，因此，围绕着铈锆基氧化物固溶体的合成研究受到人们的广泛关注。 但是现有的氧化铈载体催化剂存在生产成本高、粉体团聚严重、比表面积小等缺陷。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种多元掺杂铈锆载体催化剂，克服 了在铈锆载体中进行掺杂所产生的掺杂缺陷，同时大大提高载体催化剂的热稳定性和老化 比表面积、储氧量等性能指标；本专利技术还提供其制备方法，原料价格便宜，工艺过程简单，有 利于规模化工业化生产。 本专利技术所述的多元掺杂铈锆载体催化剂，化学成分组成及重量含量为： 氧化铈30-40份、氧化锆30-40份、其他稀土氧化物1-20份和过渡金属氧化物1-5 份；其中：其他稀土氧化物为：氧化镧、氧化镨、氧化钕、氧化钇和氧化钐的混合物；过渡金 属氧化物为：氧化钒、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化钴和氧化铜的混合物。 优选的化学成分组成及重量含量为： 氧化铈30-40份、氧化锆30-40份、氧化镧0. 5-1份、氧化镨0. 5-1份、氧化钕2-3 份、氧化钇3-4份、氧化杉5-8份、氧化fL 0. 2-1份、氧化铬0. 2-0. 5份、氧化猛0. 1-0. 5份、 氧化铁0. 2-0. 3份、氧化钴0. 4-0. 5份、氧化铜0. 5-1份。 本专利技术选择过渡金属作为载体催化剂助剂，因为锰的氧化能力优异，但单纯添加 锰难以制造多孔、大比表面积的氧化物，而本专利技术选择Fe、Co、Cu、V、Cr作为助剂进行浸入 反应，并产生相互作用，解决了氧化锰结构上的缺陷，从而最大限度的发挥铈锆载体催化剂 的比表面积及储氧能力，显著提高了载体催化剂的催化活性、高温稳定性及耐腐蚀性能。 另外，在铈锆载体中掺杂其他稀土氧化物可以提高其比表面积和储氧量，尤其是 掺杂氧化钐时，催化剂的存储氧能力有了很大的改进，当在载体催化剂中掺杂氧化钐时，在 低掺杂浓度范围，随着掺杂氧化物浓度的增大，载体催化剂的存储氧能力有升高趋势，但在 高浓度范围内，随着掺杂氧化物浓度的进一步增大，载体催化剂的存储氧能力及高温稳定 性反而变低，在氧化铺30-50份、氧化锫30-50份时，氧化杉优选添加氧化杉5-8份,在此范 围内载体催化剂的存储氧能力及高温稳定性最强。在铈锆载体中进行掺杂必须要克服掺杂 缺陷的产生，因为在铈锆晶体中引入低价（或高价）阳离子氧化物时，阳离子占据四价铈离 子的晶格位置的同时，为了保持区域电荷的平衡而产生缺陷。而本专利技术选择氧化镧0.5-1 份、氧化镨〇. 5-1份、氧化钕2-3份、氧化钇3-4份与氧化杉5-8份共同添加到氧化铺30-40 份和氧化锆30-40份中，很大程度的克服了掺杂缺陷的产生。 所述的多元掺杂铈锆载体催化剂的制备方法，包括以下步骤： (1)将氯化铺、硝酸锫、其它稀土氧化物对应的盐的水溶液和过渡金属氧化物对应 的盐的水溶液混合，得到混合液，混合液的浓度控制在0. 4-0. 5mol/L，料液pH值控制在1-3 之间，充分搅拌均匀； (2)加入重量份数的为混合液的0. 1-1 %的表面活性剂，搅拌均匀后放置在恒温 槽中静置1-2小时； (3)在室温状态下将氨水或氢氧化钠加入步骤⑵中得到的料液中，控制pH值在 8-10之间，可得到一种胶状沉淀物； (4)将步骤（3)中得到的胶状沉淀物用去离子水进行洗涤并脱水； (5)将步骤（4)中脱水得到的产物放到窑炉中在500-700°C条件下焙烧4-6小时， 然后粉碎后得到所述的二元掺杂铈锆载体催化剂。 其中： 步骤（1)中其它稀土氧化物对应的盐为其对应的氯化盐或硝酸盐；过渡金属氧化 物对应的盐为其对应的氯化盐或硝酸盐。 步骤（1)料液的pH通过添加氨水、碳酸氢铵或氢氧化钠调整。 步骤（2)中所述的表面活性剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。 非离子表面活性剂为聚乙二醇类、油酸或烷基胺类中的一种或几种。 阴离子表面活性剂为磷酸盐或磺酸盐中的一种或几种。 步骤⑵中恒温槽的温度恒定在40_50°C。 步骤（5)中粉碎后的粒径为1-5微米。 综上所述，本专利技术具有以下优点： (1)通过优化组分和含量，克服了在铈锆载体中进行掺杂所产生的掺杂缺陷。 (2)本专利技术大大提高载体催化剂的热稳定性和老化比表面积、储氧量等性能指标， 制备得到的载体催化剂是以固溶体形式存在，其晶粒度为：l-l〇nm，经700-900°C煅烧4-6 小时后的新鲜比表面积为：150-200m 2/g，1000°C煅烧10小时后老化比表面积大于80m2/g， 储氧量高于2000umol/g。 (3)原料价格便宜，工艺过程简单，有利于规模化工业化生产。 【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。 实施例1 制备一种多元掺杂铈锆载体催化剂，化学成分组成及重量含量为： 氧化铺35份、氧化锫40份、氧化镧0. 8份、氧化镨0. 8份、氧化钕2. 5份、氧化钇 3. 5份、氧化杉7份、氧化fL 0. 6份、氧化铬0. 4份、氧化猛0. 3份、氧化铁0. 2份、氧化钴0. 4 份、氧化铜0. 8份。 制备方法包括以下步骤： (1)将氯化铈、硝酸锆、氯化镧、氯化镨、氯化钕、氯化钇、氯化钐、氯化钒、氯化 铬、氯化锰、氯化铁、氯化钴和氯化铜的水溶液混合，得到混合液，混合液的浓度控制在 0. 45mol/L，添加氨水调节料液pH值控制在2,充分搅拌均匀； (2)加入重量份数的为混合液的0. 5 %的表面活性剂聚乙二醇，搅拌均匀后放置 在恒温槽中静置1. 5小时，恒温槽的温度恒定在45°C ; (3)在室温状态下将氨水加入步骤⑵中得到的料液中，控制pH值在10,可得到 一种胶状沉淀物； (4)将步骤（3)中得到的胶状沉淀物用去离子水进行洗涤并脱水； (5)将步骤⑷中脱水得到的产物放到窑炉中在600°C条件下焙烧5小时，然后粉 碎本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多元掺杂铈锆载体催化剂，其特征在于：化学成分组成及重量含量为：氧化铈30‑40份、氧化锆30‑40份、其他稀土氧化物1‑20份和过渡金属氧化物1‑5份；其中：其他稀土氧化物为：氧化镧、氧化镨、氧化钕、氧化钇和氧化钐的混合物；过渡金属氧化物为：氧化钒、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化钴和氧化铜的混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄贻展，尹鹏，王忠，徐清辉，
申请(专利权)人：淄博加华新材料资源有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37