含有锆和铈的组合物和使用草酸和超临界干燥制造该组合物的方法技术

本文公开了含有锆和铈，具有令人惊讶的小粒度的组合物。本文公开的组合物包含锆、铈、任选地钇和任选地一种或多种铈和钇之外的其他稀土元素氧化物。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超临界干燥制造该组合物的方法
[0001]本申请涉及含有锆和铈的组合物，其具有小粒度和令人期望的压汞体积和表面积。这些具有小粒度的组合物还可以具有窄粒度分布。本文还公开了制造这些组合物的方法。本文公开的组合物包含锆、铈、任选地钇和任选地一种或多种铈和钇之外的稀土元素。

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)晶格中或将铈引入氧化锆晶格中显著增强和促进氧迁移率。这个事实已经被汽车污染物控制催化剂工业容易地采用，其中含有铈和锆氧化物(CeO2‑
ZrO2)的材料普遍用作活性涂层组分。这些材料催化一氧化碳和烃的氧化以及氮氧化物的还原，如下面的等式所示：
[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，以提高催化剂活性，这产生高转化数(turn
‑
over number)。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，这导致基于每个分子的催化剂活性减小。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带来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。这些材料有助于增强催化体系降低气体例如烃、一氧化碳和氮氧化物排放的能力。
[0008]通常，要求催化材料具有足够大的比表面积和足够高的氧缓冲能力，甚至在升高的温度也是如此。
[0009]还报告了生产基于铈和锆氧化物(CeO2‑
ZrO2)的材料的多种合成方法。
[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。即，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，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。小粒度和窄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、任选地钇和任选地一种或多种铈和钇之外的稀土元素。这些组合物具有小粒度，其特征为D
90
值是约5μm
‑
约30μm和D
99
值是约5μm
‑
约40μm。这些具有小粒度的组合物还具有窄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，该组合物还可以具有在氧化环境在1000℃煅烧10小时后约0.5
‑
约4cc/g的总压汞体积和在氧化环境在1100℃煅烧10小时后约0.5
‑
约3.0cc/g的总压汞体积。
[0013]在上述组合物的其他实施方案中，该组合物进一步可以具有在氧化环境在1000℃煅烧10小时后约40m2/g
‑
约100m2/g的表面积和在氧化环境在1100℃煅烧10小时后约20m2/g
‑
约85m2/g的表面积。
[0014]本文进一步公开了一种生产包含锆、铈和任选地钇和任选地一种或多种铈和钇之外的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、铈溶液、任选地钇和任选地一种或多种铈和钇之外的稀土元素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溶液中来形成沉淀物；(c)使该沉淀物超临界干燥；和(d)煅烧该沉淀物来提供包含锆、铈、任选地钇和任选地一种或多种铈和钇之外的稀土元素的组合物。该方法还可以包括在超临界干燥之前，用水洗涤该沉淀物和用醇脱水的步骤。该方法可以包括在步骤(a)中将铈和钇之外的稀土元素溶液混合来提供混合物，和进一步包括在步骤(a)中混合钇溶液来提供混合物。通过这些方法制造的组合物具有小粒度、窄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的空气、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，在低温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显示了本文公开的，使用草酸水溶液和超临界干燥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。
[0017]图2的图显示了与通过不包括使用草酸的方法制造的含有Ce/Zr/La/Nd的组合物相比，通过本文公开的使用草酸和超临界干燥的方法制造的含有Ce/Zr/La/Nd元素组分的组合物的制备后原样的粒度分布。全部比率是基于重量氧化物当量。
[0018]图3的图显示了与通过不包括使用草酸的方法制造的含有Ce/Zr/La/Nd/Pr的组合物相比，通过本文公开的使用草酸和超临界干燥的方法制造的含有Ce/Zr/La/Nd/Pr元素组分的组合物的制备后原样的粒度分布。全部比率是基于重量氧化物当量。
[0019]图4的图显示了与通过不包括使用草酸的方法制造的含有Ce/Zr/La/Pr的组合物相比，通过本文公开的使用草酸和超临界干燥的方法制造的含有Ce/Zr/La/Pr元素组分的组合物的制备后原样的粒度分布。全部比率是基于重量氧化物当量。
[0020]图5A
‑
5C的图显示了与通过本文公开的使用草酸水溶液和超临界干燥的方法制造的不同的含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不同的含铈和锆的组合物在氧化环境老化的表面积的差异。图5A包括比率为20.8/72.2/1.7/5.3的Ce/Zr/La/Nd的图。图5B包括比率为40/50/2/4/4的Ce/Zr/La/Nd/Pr的图。图5C包括比率
为40/50/5/5的Ce/Zr/La/Pr的图。全部比率是基于重量氧化物当量。
[0021]图6A
‑
6C的图显示了与通过本文公开的使用草酸水溶液和超临界干燥的方法制造的不同的含铈和锆的组合物相比，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、铈和任选地一种或多种铈之外的其他稀土元素和任选地钇，其粒度特征为D
90
值是约5μm
‑
约30μm和D
99
值是约5μm
‑
约40μm。2.根据权利要求1的组合物，其粒度特征为D
90
值是约5μm
‑
约20μm和D
99
值是约5μm
‑
约30μm。3.根据权利要求1或2的组合物，其粒度特征为D
90
值是约5μm
‑
约15μm和D
99
值是约5μm
‑
约25μm。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的组合物，其D
50
值是约1μm
‑
约10μm。5.根据权利要求4的组合物，其D
50
值是约1μm
‑
约5μm。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的组合物，其D
10
值是约0.5μm
‑
约2.5μm。7.根据权利要求1的组合物，其D
90
值是约10μm
‑
约15μm，D
99
值是约10μm
‑
约30μm，D
50
值是约1μm
‑
约3μm，和D
10
值是约1μm
‑
约2.5μm。8.根据权利要求1的组合物，其D
99
值是约5μm
‑
约15μm，D
90
值是约5μm
‑
约8μm，D
50
值是约2μm
‑
约3μm，和D
10
值是约1μm
‑
约2μm。9.根据权利要求1
‑
8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。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的组合物，其中该组合物包含钇。11.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的组合物，其在氧化环境中在1000℃煅烧10小时后的总压汞体积是约0.5
‑
约4cc/g和其在氧化环境中在1100℃煅烧10小时后的总压汞体积是约0.5
‑
约3.0cc/g。12.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的组合物，其在氧化环境中在1000℃煅烧10小时后的总压汞体积是约0.5
‑
约3.5cc/g和其在氧化环境中在1100℃煅烧10小时后的总压汞体积是约0.5
‑
约2.0cc/g。13.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的组合物，其在氧化环境中在1000℃煅烧10小时后的总压汞体积是约2.0
‑
约3.2cc/g和其在氧化环境中在1100℃煅烧10小时后的总压汞体积是约1.25
‑
约2.5cc/g。14.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的组合物，其中与通过不使用草酸水溶液的对比方法制造的含铈和锆的氧化物相比，该组合物在氧化环境中在1000℃煅烧10小时后的总压汞体积增加约25％
‑
85％。15.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的组合物，其中与通过不使用草酸水溶液的对比方法制造的含铈和锆的氧化物相比，该组合物在氧化环境中在1100℃煅烧10小时后的总压汞...

【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
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