含有锆和铈的组合物和使用草酸和醇制造该组合物的方法技术

本文公开了包含锆和铈的组合物，其具有令人惊讶的小粒度。本文公开的组合物含有锆，铈，任选地钇，和任选地铈和钇之外的一种或多种其他稀土元素。该组合物表现出粒度特征为D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有锆和铈的组合物和使用草酸和醇制造该组合物的方法
[0001]本申请涉及含有锆和铈的组合物，其具有小的粒度和令人期望的压汞体积和表面积。这些组合物还可以具有窄的粒度分布。本文还公开了制造这些组合物的方法。本文公开的组合物含有锆，铈，任选地钇，和任选地铈和钇之外的一种或多种稀土元素。

技术介绍

[0002]基于铈和锆氧化物(CeO2‑
ZrO2)的材料已经用于催化应用。将锆引入氧化铈(IV)晶格中或者将铈引入氧化锆晶格中显著地增强和促进了氧迁移率。这个事实已经被汽车污染物控制催化剂工业容易地调整，其中含有铈和锆氧化物(CeO2‑
ZrO2)的材料普遍用作载体涂层(washcoat)组分。这些材料催化一氧化碳和烃的氧化以及氮氧化物的还原，如下式所示：
[0003]2CO+O2→
2CO2[0004]C
x
H
2x+2
+[(3x+1)/2]O2→
xCO2+(x+1)H2O
[0005]2NO+2CO
→
2CO2+N2[0006]基于铈和锆氧化物(CeO2‑
ZrO2)的材料还已经用于催化应用中，作为载体来分散活性金属催化剂，从而提高催化剂活性，产生高的转化值。对此，载体在保持活性金属催化剂的高分散态中起到了主要作用，甚至在苛刻的运行条件例如高温和水热环境中也是如此。在苛刻条件下无法维持它的结构完整性的载体会导致活性催化剂金属位置的堵塞或烧结，这导致按每个分子计催化剂的活性减小。因为许多的这些催化剂使用昂贵的贵金属例如铂、钯和/或铑，所以催化剂金属活性的损失直接影响这种催化剂的成本，这需要使用增加的贵金属负载量来保持期望的催化剂活性。与此同时，使用结构稳定的载体能够减少贵金属用量，同时保持或改进催化剂活性。
[0007]这些铈和锆催化剂可用于降低有害的车辆废气。它们提供高表面积和氧缓冲能力，这在这些应用中是有用的。该材料增强催化体系的能力，以降低气体例如烃、一氧化碳和氮氧化物的排放。
[0008]通常，要求催化材料甚至在高温时具有足够大的比表面积和足够高的氧缓冲能力。
[0009]还已经有关于生产基于铈和锆氧化物(CeO2‑
ZrO2)的材料的多种合成方法的报道。
[0010]本申请的一个目标是提供具有可用于催化的优异的催化剂特性的基于铈和锆的材料以及合成这些材料的方法。也就是说，作为催化剂/催化剂载体，具有高表面积，在氧化、还原和水热和氧化还原条件下具有稳定的表面积，在苛刻的老化条件下具有稳定的晶体学特性，具有高和稳定的孔隙率以及高压汞体积，具有选择性孔隙率/压汞体积，在低温具有高活性，和具有低的传质阻力和高的动态氧储存和释放特性。小的粒度和窄的粒度分布也是令人期望的。

技术实现思路

[0011]如本文所公开，本专利技术的组合物包含锆，铈，任选地钇，和任选地铈和钇之外的一种或多种稀土元素。这些组合物具有小粒度，其特征为D
90
值是约5μm至约25μm和D
99
值是约5
μm至约50μm。这些具有小粒度的组合物还具有窄的粒度分布，和进一步具有令人期望的压汞体积和表面积。
[0012]在上述组合物的某些实施方案中，该组合物还可以在氧化环境中在1000℃煅烧10小时后总压汞体积是约0.5至约4cc/g，和氧化环境中在1100℃煅烧10小时后总压汞体积是约0.5至约3.0cc/g。
[0013]在上述组合物的其他实施方案中，该组合物可以进一步在氧化环境中在1000℃煅烧10小时的时间后表面积是约40m2/g至约100m2/g，和在氧化环境中在1100℃煅烧10小时的时间后表面积是约20m2/g至约85m2/g。
[0014]本文进一步公开了一种生产包含锆，铈，任选地钇，和任选地铈和钇之外的一种或多种稀土元素的组合物的方法。该方法包括步骤：(a)将草酸水溶液，锆溶液，和铈溶液混合来提供混合物；(b)将该混合物添加到包含月桂酸和二甘醇单正丁基醚的碱性溶液中来形成沉淀物；(c)用醇脱水和在醇中分散和加热；和(d)煅烧该沉淀物来提供包含锆和铈的组合物。该方法可以进一步包括在用醇脱水之前，用水洗涤该沉淀物的步骤。该方法还可以包括在步骤(a)中混合铈和钇之外的稀土元素溶液来提供混合物，和进一步包括在步骤(a)中混合钇溶液来提供混合物。通过这些方法所制造的组合物具有小的粒度，窄的粒度分布，和令人期望的压汞体积和表面积。
[0015]当与贵金属一起使用时，公开的组合物可以用于催化剂中来净化废气或催化剂载体，以改进耐热性和催化剂活性。这些公开的基于铈和锆氧化物(CeO2‑
ZrO2)的材料具有高表面积，其当经历苛刻的老化条件例如在高温空气、水热和氧化还原条件下时具有稳定的表面。它们在苛刻的老化条件下还具有稳定的结晶学特性，高的、稳定的和选择性的压汞体积，在较低的温度具有高的氧化还原活性，和具有低的传质阻力和高的动态氧储存和释放特性。
附图说明
[0016]图1显示了使用草酸水溶液和在异丙醇中加热来制造含铈和锆的组合物的实验方法的一个实施方案的流程图，如本文所公开。
[0017]图2的图显示了与通过不使用草酸水溶液或加热的方法制造的含有Ce/Zr/La/Nd氧化物的组合物相比，通过本文公开的使用草酸水溶液和加热的方法制造的含有Ce/Zr/La/Nd氧化物的组合物的制备后原样的粒度分布。全部组合物基于重量氧化物当量列出。
[0018]图3的图显示了与通过不使用草酸水溶液或加热的方法制造的含有Ce/Zr/La/Nd/Pr的组合物相比，通过本文公开的使用草酸水溶液和加热的方法制造的含有Ce/Zr/La/Nd/Pr的组合物的制备后原样的粒度分布。全部组合物基于重量氧化物当量列出。
[0019]图4的图显示了与通过不使用草酸水溶液或加热的方法制造的含有Ce/Zr/La/Pr的组合物相比，通过本文公开的使用草酸水溶液和加热的方法制造的含有Ce/Zr/La/Pr的组合物的新鲜的粒度分布。全部组合物基于重量氧化物当量列出。
[0020]图5A
‑
5C包括的图显示了与通过本文公开的使用草酸水溶液和加热的方法制造的各种含有铈和锆的组合物相比，通过不使用草酸水溶液或加热的对比方法制造的各种含有铈和锆的组合物的氧化环境老化表面积的差异。图5A包括Ce/Zr/La/Nd的比率为20.8/72.2/1.7/5.3的图。图5B包括Ce/Zr/La/Nd/Pr的比率为40/50/2/4/4的图。图5C包括Ce/Zr/
La/Pr的比率为40/50/5/5的图。全部组合物基于重量氧化物当量列出。
具体实施方式
[0021]在公开和描述具有小粒度、窄粒度分布和令人期望的压汞体积和表面积的组合物和方法之前，要理解本专利技术不限于本文公开的具体结构、方法步骤或材料，而是扩展到本领域技术人员能够认识到的其等价物。还应当理解，本文所用的术语仅用于描述具体实施方案的目的，并非打算限制。还必须要注意的是，如本说明书中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.组合物，其包含锆，铈，任选地钇，和任选地铈和钇之外的一种或多种稀土元素，该组合物的粒度特征为D
90
值是约5μm至约25μm，和D
99
值是约5μm至约50μm。2.根据权利要求1所述的组合物，该组合物的粒度特征为D
90
值是约5μm至约18μm，和D
99
值是约5μm至约40μm。3.根据权利要求1或2中任一项所述的组合物，其D
50
值是约1μm至约10μm。4.根据权利要求3所述的组合物，该组合物的D
50
值是约1μm至约5μm。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的组合物，该组合物的D
10
值是约0.5μm至约3μm。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的组合物，其中该组合物包含一种或多种其他稀土元素，其中该其他稀土元素选自镧、镨、钕或其混合物。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的组合物，其中该组合物包含钇。8.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的组合物，该组合物在氧化环境中在1000℃煅烧10小时后的总压汞体积是约0.5至约4cc/g，和在氧化环境中在1100℃煅烧10小时后的总压汞体积是约0.5至约3.0cc/g。9.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的组合物，该组合物在氧化环境中在1000℃煅烧10小时后的总压汞体积是约0.5至约3.5cc/g，和在氧化环境中在1100℃煅烧10小时后的总压汞体积是约0.5至约2.0cc/g。10.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的组合物，该组合物在1000℃煅烧10小时后的总压汞体积是约1.0至约1.8cc/g，和在1100℃煅烧10小时后的总压汞体积是约0.7至约1.0cc/g。11.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的组合物，该组合物在氧化环境中在1000℃煅烧10小时后的表面积是约40m2/g至约100m2/g，和在氧化环境中在1100℃煅烧10小时后的表面积是约20m2/g至约85m2/g。12.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的组合物，该组合物在氧化环境中在1000℃煅烧10小时后的表面积是约40m2/g至约75m2/g，和在氧化环境中在1100℃煅烧10小时后的表面积是约20m2/g至约50m2/g。13.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的组合物，该组合物在氧化环境中在1000℃煅烧10小时后的表面积是约40m2/g至约50m2/g，和在氧化环境中在1100℃煅烧10小时后的表面积是约...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：新性能材料新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：