核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物及制备方法和催化剂技术

一种核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物A REMn

【技术实现步骤摘要】
核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物及制备方法和催化剂


[0001]本专利技术实施例涉及储氧材料
，具体而言，涉及一种核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物及其制备方法，以及包括该复合化合物的催化剂。

技术介绍

[0002]随着石油资源的日益匮乏与全球气候变暖态势的加剧，稀燃发动机(柴油机和稀燃汽油机)因其较高的燃油经济性和较低的温室气体排放量受到了广泛关注，然而尾气中大量氮氧化物(NO
x
)不仅能引发光化学烟雾、酸雨等突出环境问题，同时对人类的健康具有严重危害。因此，如何有效去除稀燃发动机尾气中NO
x
成为当今环境催化的研究热点。现阶段柴油机尾气后处理主要由DOC、SCR、DPF、SCRF/CDPF、ASC构成。DOC是柴油氧化催化剂，用来降低柴油机氮氧化物(NO
x
)、烃(HC)和一氧化碳(CO)气体污染物。在现有的柴油车尾气中，NO2占总NO
x
比重较小，要提高NO2比重，需要高效氧化NO的催化剂及高储氧能力的助催化剂。目前，DOC通常采用的储氧材料，其储氧量通常低于600umol-O2/g。但是，为了获得更高的NO氧化性能，需要更高储氧性能的材料。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物及制备方法以及具有该复合化合物的催化剂，以提高储氧材料的储氧性能，进一步提高NO的氧化率。
[0004]为了实现以上目的，本专利技术实施例拟采用以下方案：
[0005]本专利技术实施例的第一方面提供了一种核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物，
[0006]所述复合化合物具有核壳结构，其通式表示为：A REMn
a
O
b-(1-A)Ce
x
Zr
(1-x-y)
M
y
O
2-z
，其中0.1≤A≤0.3，优选地，0.1≤A≤0.2；
[0007]外层包括含有莫来石型结构的稀土锰氧化物，其通式为REMn
a
O
b
，其中RE为一种或一种以上稀土元素的组合，1≤a≤3，2≤b≤8；
[0008]内层基体包括铈锆复合氧化物，其通式为Ce
x
Zr
(1-x-y)
M
y
O
2-z
，M为一种或一种以上非铈稀土元素；其中0.1≤x≤0.9，0≤y≤0.3，0.01≤z≤0.3。
[0009]进一步的，所述铈锆复合氧化物中的铈为三价和四价的复合价态，四价铈占铈总量的60-90wt％，优选地，四价铈占铈总量的70-80wt％。
[0010]进一步的，Mn元素在外层的比例为70-95wt％；优选地Mn元素在外层的比例为80-90wt％。
[0011]进一步的，所述稀土锰氧化物中稀土元素RE包括镧、铈、镨、钕、钐、铕、钇的一种或一种以上。
[0012]进一步的，所述铈锆复合氧化物中M为镧、镨、钕、钇、钐、铕、钆、钬、铒、铥、镱的一种或一种以上；优选为镧、镨、钕、钇、钐的一种或一种以上。
[0013]进一步的，所述稀土锰氧化物掺杂有过渡金属元素，所述过渡金属元素包括铁、
15um，优选为3-10um。
[0034]本专利技术实施例的第四方面提供了一种催化剂，包括根据如前所述的核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物。
[0035]综上所述，本专利技术实施例提供了一种核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物及制备方法，以及包括该复合化合物的催化剂，该复合化合物由还有莫来石结构的稀土锰氧化物材料与掺杂有稀土元素的铈锆氧化物复合制成，该制备方法采用共沉淀法将原料经过打浆、混合、沉淀、过滤、洗涤、煅烧和粉碎等步骤，最终形成核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物。
[0036]本专利技术实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0037]通过共沉淀法制备得到核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物，可在铈锆表面形成核壳结构的含有莫来石结构的REMn
a
O
b
化合物，通过界面效应构建了莫来石结构氧化物与铈锆复合氧化物的氧传输通道及氧空位，使得气相氧分子吸附在氧空位上来补给表面吸附的氧，从而大幅增强铈锆材料的储氧性能，进一步地提高对NO的转化率；
附图说明
[0038]图1为本专利技术第一实施例的核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物制备方法的流程示意图；
[0039]图2为本专利技术第二实施例的核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物制备方法的流程示意图；
[0040]图3是采用本专利技术实施例的方法制备得到的0.3YMn2O
5-0.7Ce
40
Zr
50
La5Pr5O
2-z
的X射线衍射图。
具体实施方式
[0041]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0042]本专利技术实施例的第一方面提供了一种核壳结构稀土锰/铈锆复合化合物，该复合化合物具有核壳结构，具有较高的表面氧空位形成能，有利于在表面形成大量的氧空位，增加体相氧与表相氧转化的通道，增加储放氧能力。其通式表示为：A REMn
a
O
b-(1-A)Ce
x
Zr
(1-x-y)
M
y
O
2-z
其中0.1≤A≤0.3，优选地，0.1≤A≤0.2。该核壳结构的外层包括含有莫来石型结构的稀土锰氧化物，具有大量的表面反应活性位点，对NO有较高的催化活性，其通式为REMn
a
O
b
，其中RE为一种或一种以上稀土元素的组合，1≤a≤3，2≤b≤8；内层基体包括铈锆复合氧化物，其通式为Ce
x
Zr
(1-x-y)
M
y
O
2-z
，M为一种或一种以上非铈稀土元素；其中0.1≤x≤0.9，0≤y≤0.3，0.01≤z≤0.3。优选地，x的范围为0.2～0.7。
[0043]一般的，莫来石结构为AB2O5，其中A是稀土元素，B是过渡金属元素，稀土元素可选择为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钇的一种或一种以上；过渡金属元素选择为Mn元素。含有稀土元素的莫来石结构材料具有对NO更高的氧化性能。
[0044]进一步的，铈锆复合氧化物中的铈为三价和四价的复合价态。在铈锆中，四价铈可以起到稳定相结构的作用，部分三价铈的存在可产生晶格缺陷，增加氧空位浓度。三价铈和
四价铈之间的相互转换，可迅速释放/吸收活性氧原子，从而提高了储放氧能力。本专利技术中，四价铈占铈总量的60-90wt％，优选地，四价铈占铈总量的70-80wt％。铈锆复合氧化物材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
50％，优选为15-40％；将所述锰盐溶液及一种或多种稀土金属盐溶液的混合溶液加入所述铈锆复合氧化物浆料中，得到含有锰和稀土盐混合溶液的铈锆复合氧化物浆料，浆料浓度为5-40％，优选为10-30％；在上述浆液中加入碱溶液，碱用量为沉淀所述锰和稀土盐所需化学计量的5-90％计算，得到沉淀物，碱浓度为0.5-5mol/L，优选为1.0-3.0mol/L；优选向所述沉淀物中加入氧化剂，氧化剂的物质的量为Mn
2+
物质的量的0.05-1，优选为0.1-0.5；过滤所述沉淀物，并用去离子水洗涤；在任选的干燥之后，煅烧、粉碎后即得到所述复合化合物。11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，选用可溶性的硝酸盐、乙酸盐、氯化物和/或硫酸盐作为稀土金属盐及二价锰盐的来源，优选为硝酸盐。12.根据权利要求10所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永奇，黄小卫，李红卫，翟志哲，钟强，崔梅生，张赫，侯永可，冯宗玉，
申请(专利权)人：河北雄安稀土功能材料创新中心有限公司国科稀土新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：