一种低钠高比表面积的氧化铈材料及制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种低钠高比表面积的氧化铈材料及制备方法与应用，可广泛应用于无机多孔催化剂材料制备领域

【技术实现步骤摘要】
一种低钠高比表面积的氧化铈材料及制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及无机多孔催化剂材料制备领域，具体为一种低钠高比表面积的氧化铈材料及制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]近年来，随着人们生活水平的提高，汽车已经在人们的生活中越来越普及，因此，控制和解决汽车尾气污染成为了一个急需解决的问题，特别是随着汽车尾气国六排放标准的颁布实施，让汽车尾气排放达标这一问题更显迫切
。
[0003]如何让汽车尾气净化效果好
、
达标排放，汽车尾气催化剂系统的性能是关键
。
关于汽车尾气催化剂，现广泛使用贵金属铂
、
铑
、
钯等作为催化剂
(
起氧化
、
还原作用
)
，其具有使用寿命长
、
催化活性高
、
净化效果好等优点，但是由于贵金属价格昂贵，成本高，因此降低贵金属的使用量便成为了人们需要解决的问题
。
由于氧化铈具有储氧和释放氧的功能，过程为因此氧化铈就进入了人们的视野
。
[0004]低钠
、
高比表面积氧化铈常见的应用是作为汽车尾气净化器中的催化剂助剂
。
在汽车尾气净化催化剂中添加超低钠
、
高比表面积氧化铈有以下优点：超低钠高比表面积氧化铈的钠含量超低，即使在高温条件下也具有较高的比表面积，不会因为比表面积收缩过大封闭催化剂使催化剂中毒，从而提高了催化剂的催化活性；高比表面积氧化铈的粒子比表面积大，增加了储氧和释放氧能力，从而大大提高了催化剂的催化活性；作为添加剂助剂，可以降低铂
、
铑
、
钯用量，降低了成本；高比表面积氧化铈具有较大的比表面积，因此可以在汽车尾气净化中提供较多的活性位负载金属，催化效果好
。
[0005]现有技术中，氧化铈可通过不同反应条件获得，最后经干燥焙烧得到
。
常用方法有：
1.
采用草酸或碳酸盐作为沉淀剂制备氧化铈，其通过草酸溶液或碳酸钠溶液与铈的盐溶液反应，得到草酸铈或碳酸铈，进行脱水
、
焙烧生成氧化铈，用这种方式制备的氧化铈比表面积较低，助催化效率低，且制备得到的氧化铈中钠含量高
。2.
目前我国制备汽车尾气净化用氧化铈的方法为采用氨水和双氧水作沉淀剂制备氧化铈，其通过氨水和双氧水与铈的盐溶液反应，得到氢氧化铈，将氢氧化铈加硝酸进行酸溶
、
浓缩后，加硝酸铵冷却结晶成硝酸铈铵晶体，再将硝酸铈铵晶体溶成溶液，老化水解后再加氨水沉淀成氢氧化铈，经脱水焙烧生成氧化铈，用此法制备氧化铈的比表面积通过比草酸盐和碳酸盐方法制备的氧化铈的比表面积大，助催化效率有提高，但工艺过程相对复杂，成本高，且此方法得到的氧化铈的比表面积一般都在
150m2/g
以下，比表面积有限，对助催化效率有一定影响
。
同时，现有方法制备的氧化铈中钠含量相对较高，在高温条件下，容易引起比表面积收缩过大，从而封闭催化剂使催化剂中毒，降低催化活性
。
[0006]因此，亟需一种制备方法简单，成本低的低钠
、
高比表面积氧化铈氧化铈的制备方法
。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术中存在的缺点和不足，提供了一种钠含量超低，耐高温
、
比表面积大，能够增加储氧和释放氧能力，提高催化剂催化活性的低钠高比表面积的氧化铈材料及其制备方法
。
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：本专利技术提供的低钠高比表面积的氧化铈材料，采用有机酸与碳酸铈反应，在加热条件下进行反应生成有机羧酸铈，再喷雾干燥
、
焙烧成的低钠高比表面积的氧化铈材料
。
[0009]一种低钠高比表面积的氧化铈材料的制备方法，具体步骤如下：
[0010](1)
有机酸盐的制备
[0011]将碳酸铈加入到盛有有机羧酸的反应釜中，加热反应至碳酸铈完全溶解，制得有机羧酸铈料液，其中，碳酸铈与有机羧酸加入的摩尔比为
1:6.5
～
7.5
；
[0012]反应方程式如下：
[0013][0014](2)
添加模板剂
[0015]向步骤
(1)
制得的有机羧酸铈料液中加入模板剂，充分搅拌溶解，混合均匀得混合料液，
[0016]其中，模板剂为
PEG
，混合料液中氧化铈与模板剂的摩尔比为
100:0.5
～
1.5
；
[0017](3)
喷雾干燥
[0018]将步骤
(2)
的混合料液泵入喷雾干燥器，保持热风，捕收固体颗粒；
[0019](4)
恒温焙烧
[0020]将步骤
(3)
获得的固体颗粒经过
400
～
600℃
恒温焙烧后，制得低钠高比表面积的氧化铈材料；
[0021]以上焙烧过程的反应如下：
[0022]4Ce(RCOO)3+25O2→
4CeO2+24CO2+18H2O
[0023](HO
‑
CH2‑
CH2OH)n+O2→
nCO2+nH2O(PEG
燃烧反应
)。
[0024]优选的，有机羧酸为乙酸
。
[0025]优选的，步骤
(2)
中，模板剂为
PEG8000
；混合料液中氧化铈与模板剂的摩尔比为
100:0.5
～
1.5。
[0026]优选的，碳酸铈纯度为
99.95
％以上
。
[0027]优选的，步骤
(3)
中，喷雾干燥过程需保持热风温度
120℃
～
150℃。
[0028]优选的，步骤
(4)
中，恒温焙烧条件为：将固体颗粒在
400℃
～
600℃
温度下，焙烧
3h
～
5h。
[0029]上述任何一项的低钠高比表面积的氧化铈材料的应用，用于汽车尾气净化器中的催化剂助剂
。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031](1)
本专利技术的低钠高比表面积的氧化铈材料，采用有机羧酸与碳酸铈反应，通过控制碳酸铈与有机羧酸的摩尔比，以此保证反应生成的有机酸铈不会发生水解生成氢氧化铈沉淀，并通过直接将有机酸铈热分解，来获得超低钠
、
高比表面积氧化铈
。
制备工艺简单，成本低，适用于工业化实施
。
[0049]制备低钠高比表面积的氧化铈材料，具体步骤包括如下：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低钠高比表面积的氧化铈材料，其特征在于，采用有机酸与碳酸铈反应，在加热条件下进行反应生成有机羧酸铈，再喷雾干燥
、
焙烧成的低钠高比表面积的氧化铈材料
。2.
根据权利要求1所述的低钠高比表面积的氧化铈材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括如下：
(1)
有机酸盐的制备将碳酸铈加入到盛有有机羧酸的反应釜中，加热反应至碳酸铈完全溶解，制得有机羧酸铈料液，其中，碳酸铈与有机羧酸加入的摩尔比为
1:6.5
～
7.5
；反应方程式如下：
(2)
添加模板剂向步骤
(1)
制得的有机羧酸铈料液中加入模板剂，充分搅拌溶解，混合均匀得混合料液，其中，所述模板剂为
PEG
，混合料液中氧化铈与模板剂的摩尔比为
100:0.5
～
1.5
；
(3)
喷雾干燥将步骤
(2)
的混合料液泵入喷雾干燥器，保持热风，捕收固体颗粒；
(4)
恒温焙烧将步骤
(3)
获得的固体颗粒经过
400
～
600℃
恒温焙烧后，制得低钠高比表面积的氧化铈材料；以上焙烧过程的反应如下：
4Ce(RCOO)3+25O2→
4CeO2+24CO2↑
+18H2O
↑
(H...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙浩，姜许，王莉，
申请(专利权)人：威海佰德信新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：