CN101607195A

CN101607195A - 氧化铈锆基固溶体催化剂、制备方法及其应用

Info

Publication number: CN101607195A
Application number: CNA2009100547351A
Authority: CN
Inventors: 顾冬萍
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2009-12-23

Abstract

本发明涉及一种净化汽车尾气的催化材料，具体来说，是涉及一种氧化铈锆基固溶体催化剂、制备方法及其应用。一种氧化铈锆基固溶体催化剂，该固溶体催化剂包括50～79.5wt％的氧化锆、20～49.5wt％的氧化铈、0.5～25wt％的其它元素氧化物，所述氧化锆、氧化铈、其它元素氧化物是以固溶体的形式存在，所述其它元素氧化物为除铈以外的稀土元素氧化物中的一种或多种。其制备方法是将氧氯化锆，铈的盐溶液，除铈以外的稀土元素的盐溶液通过连续共沉淀法获得。本发明通过加入氧化锆及除铈以外的稀土元素的氧化物，使制得的氧化铈锆基固溶体催化剂具有很好的催化性能，且热稳定性有很大的提高；而本发明同时公开的制备方法，能够在相对较低的温度、常压下制备本发明氧化铈锆基固溶体催化剂。

Description

氧化铈锆基固溶体催化剂、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种净化汽车尾气的催化材料，具体来说，是涉及一种氧化铈锆基固溶体催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

目前，汽车尾气净化催化剂是控制汽车排放，减少汽车污染的最有效的手段。主要用贵金属和加入稀土元素形成催化剂。通常，贵金属催化剂主要选用铂、钯等作催化剂，具有活性高、寿命长、净化效果好等优点而很具实用性。而稀土主要是以氧化铈为主。由于氧化铈的氧化还原特性能有效地控制排放尾气的组分，能在还原气氛中供氧，或在氧化气氛中耗氧。二氧化铈的缺点主要是热缺少稳定性，可通过在二氧化铈中加入二氧化锆、三氧化二钇等其他元素氧化物以提高二氧化铈的热稳定性，因此，氧化铈锆基固溶体实际上是氧化铈和氧化锆以及其它氧化物的固溶体形式。但现有的制备氧化铈锆基固溶体催化剂的方法一般须在高温或高压的条件下反应，存在制备工艺复杂、操作时间长等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种热稳定性好、催化性能好的氧化铈锆基固溶体催化剂。

本发明的另一目的是提供上述氧化铈锆基固溶体催化剂的制备方法，该方法工艺简单易行。

本发明还提供了上述氧化铈锆基固溶体催化剂的用途。

本发明的目的是这样实现的：

一种氧化铈锆基固溶体催化剂，该固溶体催化剂包括50～79.5wt％的氧化锆、20～49.5wt％的氧化铈、0.5～25wt％的其它元素氧化物，所述氧化锆、氧化铈、其它元素氧化物是以固溶体的形式存在，所述其它元素氧化物为除铈以外的稀土元素氧化物中的一种或多种。

进一步地，所述其它元素氧化物优选为镧、钕、镨、钇元素的氧化物中的一种或多种。

一种氧化铈锆基固溶体催化剂的制备方法，将氧氯化锆、铈的盐溶液、除铈以外的稀土元素的盐溶液通过连续共沉淀法获得，该方法具体包括以下步骤：

(1)按照氧化锆50～79.5wt％、氧化铈20～49.5wt％、其它元素氧化物0.5～25wt％的成分配比，取氧氯化锆，铈的盐溶液，除铈以外的稀土元素的盐溶液；

(2)将氧氯化锆溶于水形成氧氯化锆水溶液，加入液碱，形成氢氧化锆溶液；

(3)将铈的盐溶液、除铈以外的稀土元素的盐溶液加入步骤(2)所得氢氧化锆溶液，充分搅拌，形成氢氧化铈锆基混合物；

(4)将步骤(3)所得氢氧化铈锆基混合物在750～800℃大气焙烧2～3小时，获得氧化铈锆基固溶体催化剂。

其中，所述除铈以外的稀土元素的盐溶液优选为镧、钕、镨、钇的盐溶液中的一种或多种；所述盐溶液优选为硝酸盐溶液、氯化盐溶液或硫酸盐溶液。

本发明所制得的氧化铈锆基固溶体催化剂可用于净化汽车尾气。

通过加入氧化锆及除铈以外的稀土元素的氧化物，本发明氧化铈锆基固溶体催化剂具有很好的催化性能，且与现有技术相比，热稳定性有很大的提高；而本发明同时公开的制备方法，能够在相对较低的温度、常压下制备本发明氧化铈锆基固溶体催化剂，工艺简单易行。

具体实施方式

以下通过实施例更进一步地描述本发明，但不限于此。

实施列1

根据生产氧化铈锆基固溶体工艺进行配料：ZrO₂为60％，CeO₂为30％，La₂O₃为10％。

根据上述氧化物的所需要的化学计量比来准备氧氯化锆和硝酸铈溶液、硝酸镧溶液。将氧氯化锆溶于水形成氧氯化锆水溶液，按照1公斤氧氯化锆加入1升液碱的比例将液碱加入氢氧化锆溶液中，在常压下反应生成氢氧化锆溶液，然后将硝酸铈溶液和硝酸镧溶液加入氢氧化锆溶液中，充分搅拌形成氢氧化铈锆镧混合物，将制得的氢氧化铈锆镧混合物放入氧化铝陶瓷坩埚在大气焙烧炉中进行焙烧，温度为750℃，时间为2小时，制得氧化铈锆镧固溶体。

将制得的氧化铈锆镧固溶体球磨均匀后放入马弗炉，在800℃下煅烧4小时测量得到的新鲜比表面积为42m²/g；在1100℃下煅烧8小时测量得到的老化比表面积为21m²/g。

实施列2

根据生产氧化铈锆基固溶体工艺进行配料：ZrO₂为50％，CeO₂为40％，Nd₂O₃为5％，Pr₆O₁₁为5％。

根据上述氧化物的所需要的化学计量比来准备氧氯化锆和硝酸铈溶液、硝酸钕溶液、硝酸镨溶液。将氧氯化锆溶于水形成氧氯化锆水溶液，按照1公斤氧氯化锆加入1升液碱的比例将液碱加入氢氧化锆溶液中，在常压下反应生成氢氧化锆溶液，然后将硝酸铈溶液、硝酸钕溶液、硝酸镨溶液加入氢氧化锆溶液中，充分搅拌形成氢氧化铈锆钕镨混合物，将制得的氢氧化铈锆钕镨混合物放入氧化铝陶瓷坩埚中在大气焙烧炉中进行焙烧，温度为750℃，时间为3小时，制得氧化铈锆钕镨固溶体。

将制得的氧化铈锆钕镨固溶体球磨均匀后放入马弗炉，在800℃下煅烧4小时测量得到的新鲜比表面积为43m²/g；在1100℃下煅烧8小时测量得到的老化比表面积为22m²/g。

实施列3

根据生产氧化铈锆基固溶体工艺进行配料：ZrO₂为60％，CeO₂为25％，Nd₂O₃为9％，Y₂O₃为6％。

根据上述氧化物的所需要的化学计量比来准备氧氯化锆和硝酸铈溶液、硝酸钕溶液、硝酸钇溶液。将氧氯化锆溶于水形成氧氯化锆水溶液，按照1公斤氧氯化锆加入1升液碱的比例将液碱加入氢氧化锆溶液中，在常压下反应生成氢氧化锆溶液，然后将硝酸铈溶液、硝酸钕溶液、硝酸钇溶液加入氢氧化锆溶液中，充分搅拌形成氢氧化铈锆钕钇混合物，将制得的氢氧化铈锆钕钇混合物放入氧化铝陶瓷坩埚中在大气焙烧炉中进行焙烧，温度为750℃，时间为2小时，制得氧化铈锆钕钇固溶体。

将制得的氧化铈锆钕钇固溶体球磨均匀后放入马弗炉，在800℃下煅烧4小时得测量得到的新鲜比表面积为45m²/g。在1100℃下煅烧8小时测量得到的老化比表面积为23m²/g。

Claims

1、一种氧化铈锆基固溶体催化剂，其特征在于：该固溶体催化剂包括50～79.5wt％的氧化锆、20～49.5wt％的氧化铈、0.5～25wt％的其它元素氧化物，所述氧化锆、氧化铈、其它元素氧化物是以固溶体的形式存在，所述其它元素氧化物为除铈以外的稀土元素氧化物中的一种或多种。

2、如权利要求1所述的氧化铈锆基固溶体催化剂，其特征在于：所述其它元素氧化物为镧、钕、镨、钇元素的氧化物中的一种或多种。

3、一种氧化铈锆基固溶体催化剂的制备方法，其特征在于将氧氯化锆、铈的盐溶液、除铈以外的稀土元素的盐溶液通过连续共沉淀法获得，该方法具体包括以下步骤：

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述除铈以外的稀土元素的盐溶液为镧、钕、镨、钇的盐溶液中的一种或多种。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述盐溶液为硝酸盐溶液、氯化盐溶液或硫酸盐溶液。

6、如权利要求1所述的氧化铈锆基固溶体催化剂在净化汽车尾气中的应用。