一种铈锆固溶体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铈锆固溶体的制备方法，属于催化固体材料制备领域。该制备方法包括如下步骤：(1)将Ce(NO3)3、ZrOCl2·8H2O加入去离子水中，充分混均后加入一定量的乙二醇、聚乙二醇，得到溶液A；(2)向溶液A中加入表面活性剂和NaCl，混均后缓慢加入络合剂，得到溶液B；(3)将溶液B加热至100‑120℃，并加入氨水溶液调节pH至8‑9，得到溶液C，保温反应2‑4h，静止放置4‑8h后离心、洗涤、干燥、焙烧制得铈锆固溶体。通过本发明专利技术的方法制备的铈锆固溶体比表面积大，具有高的储氧能力和热稳定性。

A preparation method of cerium-zirconium solid solution

The invention discloses a preparation method of cerium zirconium solid solution, which belongs to the field of preparation of catalytic solid materials. The preparation method includes the following steps: (1) adding Ce(NO3)3 and ZrOCl2.8H_2O into deionized water, mixing well and adding a certain amount of ethylene glycol and polyethylene glycol to obtain solution A; (2) adding surfactant and NaCl to solution A, mixing slowly and then adding complexing agent to obtain solution B; (3) heating solution B to 100 120 (?) and adding ammonia solution to adjust the pH to 8 9 to obtain solution A. The solid solution of cerium and zirconium was prepared by centrifugation, washing, drying and calcination of liquid C, holding reaction for 2 4 h and stationary storage for 4 8 h. The cerium zirconium solid solution prepared by the method of the invention has large specific surface area, high oxygen storage capacity and thermal stability.

【技术实现步骤摘要】
一种铈锆固溶体的制备方法
本专利技术属于催化材料制备领域，具体涉及一种铈锆固溶体的制备方法。
技术介绍
随着汽车工业的高速发展，汽车尾气污染已经引起了社会的普遍关注，采用三效催化剂(TWC)催化净化汽车尾气是目前解决尾气污染的主要途径之一。自从上世纪80年代初开始，氧化铈基高性能稀土储氧材料在汽车尾气净化三效催化剂中得到了广泛的应用，成为三效催化剂的关键材料，其决定了催化剂的性能和寿命，是各个企业在汽车尾气净化催化剂领域竞争的焦点。由于纯氧化铈的抗老化性能较差，当焙烧温度高于850℃时基本失去储氧能力。研究结果表明在氧化铈中添加适量的锆可以显著提高氧化铈的热稳定性和储氧性能，使铈锆固溶体成为汽车尾气净化催化剂的第二代储氧材料。虽然铈锆固溶体的储氧性能及抗老化性能明显优于纯氧化铈，即使在高温下出现明显烧结时也能保持高的储氧量，但是随着汽车保有量的不断增大以及环境污染的日益严重，汽车尾气净化用三效催化剂的性能尤其是储氧材料的热稳定性和储氧性能仍有待进一步提高。目前制备铈锆固溶体的方法主要有共沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法、水热法、高能球磨法等。其中，共沉淀法因工艺简单、条件易于控制、产品均一性好、生产成本较低、便于工业化生产等优点得到了广泛的应用，但是现有的共沉淀法工艺多样，制备的铈锆固溶体性能在某些方面不能满足汽车尾气净化催化剂的需求，如储氧量与热稳定性或比表面积很难同事满足。中国专利技术专利CN101637721B公开了一种多孔钇铈锆固溶体及其制备方法，通过加入保护剂、混合稀土金属盐溶液和活性聚苯乙烯微球乳液，常温沉淀，80-100℃陈化，收集沉淀物、水洗、干燥、焙烧得目标产物。但是上述制备方法中，聚苯乙烯微球乳液与金属盐溶液无法混合均匀，容易降低产品的均一稳定性。中国专利技术专利CN102698731A公开了一种耐高温铈锆固溶体的制备方法，所制备的掺杂La、Y、Pr、Nd的铈锆固溶体高温稳定性较好，但其制备过程中使用的高分子有机改性剂在洗涤过程中会产生大量的废水，或是在高温焙烧过程中燃烧不完全会影响铈锆固溶体的性能。中国专利技术专利ZL200510115874.2公开了一种高比表面铈锆复合氧化物固溶体组合物及其制备方法，固溶体通过在沉淀出的悬浊液中添加表面活性剂或胺盐或无机铵盐或乙醇，并高温晶化，晶化后产品经乙醇洗涤，高温焙烧得到。该专利技术制备工艺复杂，同时通过高温晶化，乙醇洗涤，不利于工业生产，且沉淀时为普通液相沉淀，颗粒较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种铈锆固溶体的制备方法，该方法制备的铈锆固溶体具有比表面积大、热稳定性好、储放氧能力高等特点，且制备工艺简单，易于工业化生产。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现：一种铈锆固溶体的制备方法，包括以下步骤：(1)将Ce(NO3)3、ZrOCl2·8H2O加入去离子水中，充分搅拌混合均匀后加入一定量的乙二醇、聚乙二醇，搅拌混合均匀，得到溶液A；(2)向溶液A中加入表面活性剂和NaCl，混合均匀后缓慢加入络合剂，得到溶液B；(3)将溶液B加热至100-120℃，并缓慢加入氨水溶液调节pH至8-9，得到溶液C，保温反应2-4h，静止放置4-8h后离心、洗涤、干燥、焙烧制得铈锆固溶体；步骤(1)中所述Ce(NO3)3、ZrOCl2·8H2O、去离子水、乙二醇、聚乙二醇的加入混合量(以重量份数计)分别为6-10份、3-8份、100份、80-150份、100-150份；步骤(1)中所述聚乙二醇为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800中的一种或两种；步骤(2)中所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)中的一种；步骤(2)中所述络合剂为海藻酸钠、葡萄糖酸钠中的一种。步骤(2)中所述表面活性剂的摩尔浓度为0.5-2.0mol/L，加入表面活性剂后溶液B中表面活性剂的浓度为0.02-0.1mol/L。步骤(2)中所述NaCl的摩尔浓度为1.0-3.0mol/L，加入NaCl后溶液B中NaCl的浓度为0.01-0.5mol/L。步骤(2)中所述络合剂的摩尔浓度为0.1-1.0mol/L，加入络合剂后溶液B中络合剂的浓度为0.01-0.3mol/L。步骤(3)中所述洗涤的溶剂为乙二醇，乙二醇的使用量为溶液C重量的0.1倍。步骤(3)中所述干燥的温度为80-110℃，干燥时间为4-6h。步骤(3)中所述焙烧的温度为700-750℃，焙烧时间为4-6h。步骤(3)中所述氨水的含氨质量浓度为20-28％。本专利技术进一步保护一种铈锆固溶体的制备方法，包括以下步骤：(1)将8重量份的Ce(NO3)3、5重量份的ZrOCl2·8H2O加入100重量份的去离子水中，充分搅拌混合均匀后加入100重量份的乙二醇、120重量份的聚乙二醇600，搅拌混合均匀，得到溶液A；(2)向溶液A中加入1.0mol/L的表面活性剂CTAB和2.0mol/L的NaCl，混合均匀后缓慢加入0.5mol/L的络合剂海藻酸钠，得到溶液B；其中，加入表面活性剂后溶液B中表面活性剂的浓度为0.05mol/L，加入NaCl后溶液B中NaCl的浓度为0.1mol/L，加入络合剂后溶液B中络合剂的浓度为0.1mol/L；(3)将溶液B加热至100℃，并缓慢加入24％的氨水溶液调节pH至8.0，得到溶液C，保温反应3h，静止放置6h后离心、用0.1倍溶液C重量的乙二醇洗涤、100℃下干燥5h后再在700℃下焙烧4h制得铈锆固溶体。由于采用以上技术方案，本专利技术的有益效果为：本专利技术络合剂选用海藻酸钠或者葡萄糖酸钠，容易进行生物降解，降低了废水处理的难度；虽然海藻酸钠或者葡萄糖酸钠作络合剂分散能力较差，但是其络合能力非常强，通过反应溶剂的选择(本专利技术乙二醇、聚乙二醇与水作混合溶剂)，提高了铈锆在整个反应中体系的分散能力，反应中不会产生铈锆固溶体的团聚。本专利技术中表面活性剂为CTAB或者CTAC，CTAB/CTAC作为表面活性剂的同时可以在反应体系中游离出Br-/Cl-，其与加入的NaCl共同作用控制铈锆固溶体颗粒的粒径，使制备的铈锆固溶体颗粒较小，比表面积大。通过本专利技术的方法制备的铈锆固溶体比表面积大，具有高的储氧能力和热稳定性。具体实施方式下面详细描述本专利技术的具体实施例，需要说明的是下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例1(1)将8重量份的Ce(NO3)3、5重量份的ZrOCl2·8H2O加入100重量份的去离子水中，充分搅拌混合均匀后加入100重量份的乙二醇、120重量份的聚乙二醇600，搅拌混合均匀，得到溶液A；(2)向溶液A中加入1.0mol/L的表面活性剂CTAB和2.0mol/L的NaCl，混合均匀后缓慢加入0.5mol/L的络合剂海藻酸钠，得到溶液B；其中，加入表面活性剂后溶液B中表面活性剂的浓度为0.05mol/L，加入NaCl后溶液B中NaCl的浓度为0.1mol/L，加入络合剂后溶液B中络合剂的浓度为0.1mol/L；(3)将溶液B加热至100℃，并缓慢加入24％的氨水溶液调节pH至8.0，得到溶液C，保温反应3h，静止放置6h后离心、用0.1倍溶液C重量的乙二醇洗涤、100℃下干燥5h后再在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Ce(NO3)3、ZrOCl2·8H2O加入去离子水中，充分搅拌混合均匀后加入一定量的乙二醇、聚乙二醇，搅拌混合均匀，得到溶液A；(2)向溶液A中加入表面活性剂和NaCl，混合均匀后缓慢加入络合剂，得到溶液B；(3)将溶液B加热至100‑120℃，并缓慢加入氨水溶液调节pH至8‑9，得到溶液C，保温反应2‑4h，静止放置4‑8h后离心、洗涤、干燥、焙烧制得铈锆固溶体；步骤(1)中所述Ce(NO3)3、ZrOCl2·8H2O、去离子水、乙二醇、聚乙二醇的加入混合量(以重量份数计)分别为6‑10份、3‑8份、100份、80‑150份、100‑150份；步骤(1)中所述聚乙二醇为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800中的一种或两种；步骤(2)中所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)中的一种；步骤(2)中所述络合剂为海藻酸钠、葡萄糖酸钠中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Ce(NO3)3、ZrOCl2·8H2O加入去离子水中，充分搅拌混合均匀后加入一定量的乙二醇、聚乙二醇，搅拌混合均匀，得到溶液A；(2)向溶液A中加入表面活性剂和NaCl，混合均匀后缓慢加入络合剂，得到溶液B；(3)将溶液B加热至100-120℃，并缓慢加入氨水溶液调节pH至8-9，得到溶液C，保温反应2-4h，静止放置4-8h后离心、洗涤、干燥、焙烧制得铈锆固溶体；步骤(1)中所述Ce(NO3)3、ZrOCl2·8H2O、去离子水、乙二醇、聚乙二醇的加入混合量(以重量份数计)分别为6-10份、3-8份、100份、80-150份、100-150份；步骤(1)中所述聚乙二醇为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800中的一种或两种；步骤(2)中所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)中的一种；步骤(2)中所述络合剂为海藻酸钠、葡萄糖酸钠中的一种。2.根据权利要求1所述的一种铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述表面活性剂的摩尔浓度为0.5-2.0mol/L，加入表面活性剂后溶液B中表面活性剂的浓度为0.02-0.1mol/L。3.根据权利要求1所述的一种铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述NaCl的摩尔浓度为1.0-3.0mol/L，加入NaCl后溶液B中NaCl的浓度为0.01-0.5mol/L。4.根据权利要求1所述的一种铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述络合剂的摩尔浓度为0.1-1.0mol/L，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王赛，李霞，姚栋伟，吴刚，高永宁，
申请(专利权)人：江苏国盛新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32