一种高热稳定性的铈锆铝复合材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种高热稳定性的铈锆铝复合材料、制备方法及其应用，涉及催化材料技术领域，以氧化物形式表示，其组成为：40～90wt％的氧化铝，3～45wt％的氧化铈，2～45wt％的氧化锆，1～10wt％的氧化磷。该材料比表面积大，耐高温，能够作为汽车尾气催化剂载体进行应用。制备高热稳定性的铈锆铝复合材料的方法包括在液体介质中制备包含铈盐、锆盐以及铝盐的混合物A；在混合物A中加入胶溶剂，得到包含铈盐、锆盐以及铝盐的溶胶B；配置磷酸盐溶液，并将磷酸盐溶液加入到溶胶B中，进行搅拌，得到包含铈盐、锆盐、铝盐以及磷盐的溶胶C；将溶胶C在室温进行静置，再进行干燥和焙烧，得到高热稳定性的铈锆铝复合材料。

Cerium zirconium aluminum composite with high thermal stability, preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种高热稳定性的铈锆铝复合材料、制备方法及其应用
本专利技术涉及催化材料
，尤其涉及一种高热稳定性的铈锆铝复合材料、制备方法及应用。
技术介绍
随着我国汽车工业的高速发展，由汽车尾气排放所导致的环境问题变得日益突出。近些年来，我国多地空气污染严重，北京、沈阳、西安、杭州等多个中心城市的污染指数屡屡“爆表”。雾霾等大气污染天气对人类生存环境、公众健康、城市景观等带来了巨大威胁。机动车尾气后处理催化剂是汽车尾气排放控制的关键零部件，也是目前全球用于汽车排放控制最有效技术手段。为加快我国大气污染治理，2016年12月环境保护部联合国家质检总局发布了《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国六阶段)》，国VI标准变更了I型实验测试循环，加严了污染物排放限值，增加了后处理催化剂的耐久里程，并将实际行驶污染物排放试验定为II型实验。国VI工况的变化、法规的加严给后处理催化剂厂商带来了巨大的压力，而满足国VI标准的高性能机动车尾气净化催化剂涉及到高储氧、耐高温、高比表面积载体材料的制备、贵金属及助剂的负载、耐久性涂层的涂覆三大制备技术，需要各个过程的协同提高。由于同时结合了铈锆复合氧化物储放氧性能和氧化铝高比面积的优点，高热稳定性的铈锆铝复合材料成为了最新一代机动车尾气后处理载体材料。文献Appl.Catal.B78(2008)210-220研究显示，高热稳定性的铈锆铝复合材料中氧化铝能在铈锆复合氧化物中形成扩散障碍层，抑制高温下铈锆复合氧化物颗粒的聚集长大，同时铈锆复合氧化物也阻止了γ、δ相向α相的转变。但专利CN1200954A公开的通过浸渍法将氧化铈及其稳定剂浸渍在氧化铝上，经900℃/10小时焙烧后制的铈铝基复合材料的最好比表面积仅为30m2/g左右。专利WO2006/070201报道的由51wt％氧化铝，14.2wt％氧化铈，34.8％氧化锆组成的铈锆铝复合氧化物在1100℃/2小时热老化以后的比表面积仅为43m2/g。专利CN101745375B公开了一种铈锆铝基复合氧化物材料，该铈锆铝基复合氧化物材由25～70wt％的氧化铝，20～60wt％的氧化铈，5～25wt％的氧化锆，2～4.9wt％的氧化镧和2～15wt％的Y、Eu、Gd、Tb、Sm稀土氧化物中的一种或几种稳定助剂组成。该材料在1000℃/10小时焙烧后，比表面积也仅维持在50～75m2/g之间。可见虽然现有的铈锆铝材料在热稳定性、高储氧、高比表面积等性能方面表现出良好的应用前景，但目前的铈锆铝材料在1000℃/10小时焙烧后比表面积下降严重，其在长时间高温条件下保持较高比表面积的性能即耐热稳定性能仍然达不到催化剂载体材料的要求，尚不能够在面向国VI或更高标准的机动车尾气后处理催化剂中作为载体材料进行使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高热稳定性的铈锆铝复合材料、制备方法及应用，以克服现有铈锆铝材料热稳定性不足的问题，满足未来机动车尾气后处理催化剂的超长耐久需求。本专利技术的一个方面提供了一种高热稳定性的铈锆铝复合材料，以氧化物形式表示，以重量百分比的组成为：40～90wt％的氧化铝，3～45wt％的氧化铈，2～45wt％的氧化锆，1～10wt％的氧化磷。磷酸盐的加入会与铈、锆、铝等元素结合，形成CePO4、AlPO4等扩散障碍层，抑制老化过程中Al-OH的缩合，CeZrOx的团聚和烧结，从而使铈锆铝材料的比表面积有所增大，耐老化性能有所增强。其中高热稳定性的铈锆铝复合材料中以氧化物计氧化铝的重量含量可以为40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90％，氧化铈的重量含量可以为3、5、10、15、20、25、30、35、40、45％，氧化锆的重量含量可以为2、5、10、15、20、25、30、35、40、45，氧化磷的重量含量可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10％，包括但不限于上述举例，在这个范围时高热稳定性的铈锆铝复合材料具有热稳定性，在长时间高温条件下依然能够保持高的比表面积。更进一步的技术方案是，高热稳定性的铈锆铝复合材料，以氧化物形式表示，组成为：40～60wt％的氧化铝，11～44wt％的氧化铈，11～44wt％的氧化锆，5wt％的氧化磷。进一步的技术方案中高热稳定性的铈锆铝复合材料中以氧化物计氧化铝的重量含量可以为40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60％；氧化铈的重量含量可以为11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45％；氧化锆的重量含量可以为11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45％；而氧化磷的重量含量优选的为5％，包括但不限于上述举例，在这个范围时本专利技术提供的高热稳定性的铈锆铝复合材料不仅能在长时间高温条件下保持较大的比表面积，还能保持较好的储氧能力。本专利技术的另一个方面提供了一种高热稳定性的铈锆铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1：在液体介质中制备包含铈盐、锆盐以及铝盐的混合物A；S2：在所述混合物A中加入胶溶剂，得到包含铈盐、锆盐以及铝盐的溶胶B；S3：配置磷酸盐溶液，并将所述磷酸盐溶液加入到所述溶胶B中，进行搅拌，得到包含铈盐、锆盐、铝盐以及磷盐的溶胶C；S4：将所述溶胶C在室温进行静置，再进行干燥和焙烧，得到高热稳定性的铈锆铝复合材料。更进一步的技术方案是，步骤S1具体的包括：取铈盐、锆盐以及铝盐，加入去离子水进行搅拌，使铈盐、锆盐以及铝盐完全溶解，得到混合物A。更进一步的技术方案是，步骤S1中，铈盐为硝酸铈、硝酸铈铵、醋酸铈中的一种或几种；锆盐为硝酸锆、硝酸氧锆、醋酸锆中的一种或几种；铝盐为硝酸铝、拟薄水铝石中的一种或几种。更进一步的技术方案是，步骤S2中所述胶溶剂为氨水。胶溶剂是用化学方法把难溶物分散为胶体体系。一般是通过在洗净的沉淀上加少量适宜的电解质来完成，这种电解质就称为胶溶剂。不同的胶溶物质要求用不同的胶溶剂，这和胶溶物质晶体表面所能吸附的离子有密切关系。胶溶剂也是所形成胶体的稳定剂。分散体系之所以会稳定是由于在胶体粒子周围形成了双电层的缘故。更进一步的技术方案是，步骤S3具体包括：将磷酸氢二铵、磷酸二氢铵中的一种或几种加入到去离子水中形成磷酸盐溶液，再将所述磷酸盐溶液加入到所述溶胶B中搅拌8～12h，得到包含铈盐、锆盐、铝盐以及磷盐的溶胶C。将磷酸盐溶液加入到所述溶胶B中搅拌可以使磷酸盐溶液充分溶解并与铈盐、锆盐、铝盐发生反应，生成Ce-O-P、Zr-O-P、Al-O-P等结构，搅拌时间可以为8、9、10、11、12h，包括但不限于上述举例。搅拌时间过短时反应不够充分无法生成稳定的化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高热稳定性的铈锆铝复合材料，其特征在于，以氧化物形式表示，组成为：40～90wt％的氧化铝，3～45wt％的氧化铈，2～45wt％的氧化锆，1～10wt％的氧化磷。/n

【技术特征摘要】
1.一种高热稳定性的铈锆铝复合材料，其特征在于，以氧化物形式表示，组成为：40～90wt％的氧化铝，3～45wt％的氧化铈，2～45wt％的氧化锆，1～10wt％的氧化磷。


2.根据权利要求1所述的高热稳定性的铈锆铝复合材料，其特征在于，以氧化物形式表示，组成为：40～60wt％的氧化铝，11～44wt％的氧化铈，11～44wt％的氧化锆，5wt％的氧化磷。


3.权利要求1中高热稳定性的铈锆铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在液体介质中制备包含铈盐、锆盐以及铝盐的混合物A；
S2：在所述混合物A中加入胶溶剂，得到包含铈盐、锆盐以及铝盐的溶胶B；
S3：配置磷酸盐溶液，并将所述磷酸盐溶液加入到所述溶胶B中，进行搅拌，得到包含铈盐、锆盐、铝盐以及磷盐的溶胶C；
S4：将所述溶胶C在室温进行静置，再进行干燥和焙烧，得到高热稳定性的铈锆铝复合材料。


4.根据权利要求3所述的高热稳定性的铈锆铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1具体的包括：取铈盐、锆盐以及铝盐，加入去离子水进行搅拌，使铈盐、锆盐以及铝盐完全溶解，得到混合物A。

【专利技术属性】
技术研发人员：杜君臣，李红，张爱敏，冯丰，景小宇，郭淼鑫，唐振艳，赵云昆，
申请(专利权)人：昆明贵金属研究所，
类型：发明
国别省市：云南;53