一种耐高温的过渡金属氧化物粉体的制备方法技术

一种耐高温的过渡金属氧化物粉体的制法，它是将无机铈盐和锆盐、加或不加镧或钕盐溶解于去离子水中，得铈锆混合溶液，将加入到三口烧瓶中，将铈锆混合溶液滴加到三口烧瓶中，控制终点pH为9‑10，即得沉淀物A；A置于超声波清洗器内，在60‑120℃下清洗，并在此温度下恒温反应0.5‑2h，得到沉淀物B；将沉淀物B进行抽滤，并用去离子水超声清洗所得沉淀即为铈锆前驱体；将所得的铈锆前驱体在70‑120℃下干燥，在500‑1200℃下焙烧1‑15h，即得耐高温的过渡金属氧化物粉体。本发明专利技术制得的过渡金属氧化物粉体，经500℃焙烧的比表面积达到185m

Method for preparing high temperature resistant transition metal oxide powder

A method for preparing high-temperature transition metal oxide powder, which is inorganic cerium and zirconium salt, with or without addition of lanthanum or neodymium salt dissolved in deionized water to cerium zirconium mixed solution, will be added to the three flasks, the CE Zr mixed solution is dripped into three flasks, control end point pH is 9 10, which was A in the sediment A; ultrasonic cleaning, cleaning in 60 120 DEG C, and the reaction temperature at this temperature for 0.5 2h, B will get sediment; sediment B filtration, and ultrasonic cleaning with deionized water for the precipitation of cerium zirconium precursor; cerium zirconium the precursor in the 70 120 deg.c, 500 1200 C 1 roasting 15h, transition metal oxide powder is high temperature resistant. The transition metal oxide powder prepared by the invention has a specific surface area of 185m when calcined at 500 DEG C

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温的过渡金属氧化物粉体的制备方法
本专利技术涉及一种高性能铈锆固溶体的制备方法，具体而言是利用超声等技术制备的一种高比表面积铈锆固溶体。
技术介绍
近些年来，随着汽车保有量的增加，汽车尾气成为环境污染的一大元凶。为了净化汽车尾气，减少有害气体的排放，有必要使用一种有效的方法来除去汽车尾气中的有害气体。目前，最有效的净化汽车尾气的方法就是通过三效催化剂催化转化HC、CO和NOx三种有毒气体，减少汽车尾气中有毒气体的含量。研究发现，二氧化铈(CeO2)具有优异的储放氧的能力，可以促进活性组分的分散，提高载体的热稳定性，防止催化剂中毒等。但是CeO2经高温老化后会发生严重烧结，比表面积急剧下降，导致储氧/释氧性能和催化性能明显降低。在CeO2中引入Zr4+可以改善CeO2的热稳定性，形成的铈锆固溶体具有更高的储氧能力和更强的热稳定性，更适合在三效催化剂中使用，因此铈锆固溶体在汽车尾气净化催化剂中得到了广泛的应用。目前制备铈锆固溶体的方法有很多，主要有共沉淀法、凝胶-溶胶法、氧化物高能球磨法以及表面活性剂模板法等。从目前的研究来看，共沉淀法工艺简单，条件容易控制，所得固溶体粒度均匀，且成本低廉，便于工业化生产，是制备铈锆固溶体最常用的方法。中国专利CN104492415A中先采用有机络合剂与稀土离子、锆离子进行络合配位，再共沉淀获得铈锆前驱体，通过醇类溶剂对前驱体进行表面处理，最后经过烘干焙烧获得铈锆固溶体。在中国专利CN102247826A中公开了一种铈锆复合氧化物的制备方法，在铈锆复合氧化物中掺杂稀土元素Pr、Nd和La等制得沉淀前驱体，经过各种复杂的干燥方法如超临界干燥法、喷雾干燥法等得到沉淀物，高温焙烧后获得铈锆固溶体。在专利CN102580718A中，则利用了高速的剪切搅拌促进共沉淀过程的均匀混合。先将无机的铈盐和锆盐以及金属硝酸盐溶于去离子水先配成无机盐水溶液，再加入碱液和表面活性剂，采用匀质乳化机进行高速剪切搅拌，慢慢进行中和沉淀，最后洗涤、离心、烘干、焙烧获得铈锆复合氧化物。上述方法要么制备工艺复杂，要么制得的铈锆固溶体高温焙烧后比表面积较低，均不利于工业生产。而本专利技术中，使用最简单的共沉淀方法，只是将沉淀物母液在超声波下进行超声处理，即可获得具有高的比表面积，高储氧量和高稳定性的铈锆固溶体，制备工艺简单，有利于放大和工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺简单、耗时短，且具有较高比表面积的铈锆固溶体制备方法。为实现以上目的，本专利技术采用共沉淀法得到添加或不添加有稀土元素如镧、钕、镨等的铈锆前驱体，再经过超声化学处理，制备得到铈锆固溶体，具体技术方案如下：一种耐高温的过渡金属氧化物粉体的制法，它包括如下步骤：步骤1、将无机铈盐和锆盐、加或不加镧或钕盐溶解于去离子水中，经电动搅拌器搅动5-30min，得铈锆混合溶液，所述的铈盐的物质的量与锆盐、镧盐和钕盐的总物质的量之比为1:1，所得混合物的总质量浓度为5-30％，；步骤2、将质量浓度为5-50wt％的碱溶液加入到三口烧瓶中，将步骤1中所得的混合溶液一边搅拌一边滴加到三口烧瓶中，控制终点pH为9-10，即得沉淀物A；步骤3、将步骤2所得的沉淀物A和溶液置于超声波清洗器内，在60-120℃下超声振动1-30min，并在此温度下反应0.5-2h，得到沉淀物B；步骤4、将步骤3中得到的沉淀物B进行抽滤或离心分离，并用去离子水超声清洗1-3次，无水乙醇洗涤0-5次，所得沉淀即为铈锆前驱体；步骤5、将步骤4中所得的铈锆前驱体在70-120℃下干燥2-14h，置于马弗炉在500-1100℃下焙烧4-6h，即得耐高温的过渡金属氧化物粉体。上述的过渡金属氧化物粉体的制法，所述的镧盐或钕盐与铈盐的物质的量之比不大于0.2。上述的过渡金属氧化物粉体的制法，步骤1中所述的无机铈盐和锆盐、加或不加镧或钕盐的溶液中添加表面活性剂，其添加量为无机盐总质量的0.003。上述的过渡金属氧化物粉体的制法，所述的铈盐、锆盐、镧盐或钕盐选自水溶性或酸溶性的铈盐、锆盐、镧盐或钕盐。上述的过渡金属氧化物粉体的制法，步骤2所述的碱溶液选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铵或者碳酸氢氨水溶液中的一种。本专利技术制得的过渡金属氧化物粉体，经500℃焙烧的比表面积达到185m2/g以上，经1100℃焙烧的比表面积达到58m2/g以上。本专利技术的方法简单易行，便于推广。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术进行详细说明，但本专利技术不仅仅限定于所述实施例。实施例1：将434.1g(1摩尔)的Ce(NO3)4·6H2O和429.3g(1摩尔)的Zr(NO3)4·5H2O溶解于500mL去离子水中，电动搅拌30min使其充分溶解。将10wt％氨水溶液加入三口烧瓶中，在剧烈搅拌的情况下，缓慢滴加铈锆硝酸盐的混合溶液，滴加到终点pH为9.5。滴加完毕后，将沉淀物和母液一同置于超声波清洗器内80℃超声15min，再离心分离，并用去离子水清洗沉淀物3次，乙醇洗涤1次，得到铈锆前驱体。将前驱体在110℃下干燥6h，置于马弗炉中于500℃焙烧6h，得黄色铈锆固溶体，经氮气吸附测得比表面积为186m2/g。本方法简单易行，耗时短。实施例2：将434.1g(1摩尔)的Ce(NO3)4·6H2O、343.5g(0.8摩尔)的Zr(NO3)4·5H2O以及86.6g(0.2摩尔)的La(NO3)3·6H2O溶解于500mL去离子水中，电动搅拌30min使其充分溶解。将10wt％氨水溶液加入三口烧瓶中，在剧烈搅拌的情况下，缓慢滴加铈锆镧硝酸盐的混合溶液，滴加到终点pH为9.5。滴加完毕后，将沉淀物和母液一同置于超声波清洗器内80℃超声15min，沉淀物经离心分离后，用去离子水清洗3次，所得前驱体在110℃下干燥6h，置于马弗炉中于500℃焙烧6h，得黄色铈锆固溶体，经氮气吸附测得比表面积为193m2/g。实施例3：将434.1g(1摩尔)的Ce(NO3)4·6H2O、343.5g(0.8摩尔)的Zr(NO3)4·5H2O以及86.6g(0.2摩尔)的La(NO3)3·6H2O溶解于500mL去离子水中，电动搅拌30min使其充分溶解。将10wt％氨水溶液加入三口烧瓶中，在剧烈搅拌的情况下，缓慢滴加铈锆镧硝酸盐的混合溶液，滴加到终点pH为9.5。滴加完毕后，将沉淀物和母液一同置于超声波清洗器内80℃超声30min，沉淀物离心分离后，用去离子水清洗3次，所得前驱体在110℃下干燥6h，置于马弗炉中于1100℃焙烧4h，得黄色铈锆固溶体，经氮气吸附测得比表面积为58m2/g。实施例4：将434.1g(1摩尔)的Ce(NO3)4·6H2O、343.5g(0.8摩尔)的Zr(NO3)4·5H2O以及87.7g(0.2摩尔)的Nd(NO3)3·6H2O溶解于500mL去离子水中，电动搅拌30min使其充分溶解。将10wt％氨水溶液加入三口烧瓶中，在剧烈搅拌的情况下，缓慢滴加铈锆钕硝酸盐的混合溶液，滴加到终点pH为9.5。滴加完毕后，将沉淀物和母液一同置于超声波清洗器内80℃超声30min，沉淀物离心分离后，用去离子水清洗3次，所得前驱体在110℃下干燥6h，置于马弗炉中于1100℃焙烧4h，得黄色铈锆固溶体，经氮气吸附测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温的过渡金属氧化物粉体的制法，其特征是它包括如下步骤：步骤1、将无机铈盐和锆盐、加或不加镧或钕盐溶解于去离子水中，经电动搅拌器搅动5‑30min，得铈锆混合溶液，所述的铈盐的物质的量与锆盐、镧盐和钕盐的总物质的量之比为1:1，所得混合物的总质量浓度为5‑30％；步骤2、将质量浓度为5‑50wt％的碱溶液加入到三口烧瓶中，将步骤1中所得的混合溶液一边搅拌一边滴加到三口烧瓶中，控制终点pH为9‑10，即得沉淀物A；步骤3、将步骤2所得的沉淀物A和溶液置于超声波清洗器内，在60‑120℃下超声振动1‑30min，并在此温度下反应0.5‑2h，得到沉淀物B；步骤4、将步骤3中得到的沉淀物B进行抽滤或离心分离，并用去离子水超声清洗1‑3次，无水乙醇洗涤0‑5次，所得沉淀即为铈锆前驱体；步骤5、将步骤4中所得的铈锆前驱体在70‑120℃下干燥2‑14h，置于马弗炉在500‑1100℃下焙烧4‑6h，即得耐高温的过渡金属氧化物粉体。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温的过渡金属氧化物粉体的制法，其特征是它包括如下步骤：步骤1、将无机铈盐和锆盐、加或不加镧或钕盐溶解于去离子水中，经电动搅拌器搅动5-30min，得铈锆混合溶液，所述的铈盐的物质的量与锆盐、镧盐和钕盐的总物质的量之比为1:1，所得混合物的总质量浓度为5-30％；步骤2、将质量浓度为5-50wt％的碱溶液加入到三口烧瓶中，将步骤1中所得的混合溶液一边搅拌一边滴加到三口烧瓶中，控制终点pH为9-10，即得沉淀物A；步骤3、将步骤2所得的沉淀物A和溶液置于超声波清洗器内，在60-120℃下超声振动1-30min，并在此温度下反应0.5-2h，得到沉淀物B；步骤4、将步骤3中得到的沉淀物B进行抽滤或离心分离，并用去离子水超声清洗1-3次，无水乙醇洗涤0-5次，所得沉淀即为铈锆前驱体；步骤5、将步骤4中所得的铈锆前驱体在70-120℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丽蓉，龚静静，许波连，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32