CN101954276B

CN101954276B - 一种稀土基复合材料的制备方法

Info

Publication number: CN101954276B
Application number: CN2010102708261A
Authority: CN
Inventors: 张保才; 王新昕; 钱旺木
Original assignee: NINGBO KESEN EXHAUST GAS CLEANER MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: NINGBO KESEN EXHAUST GAS CLEANER MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: CN101954276A

Abstract

本发明公开了一种稀土基复合材料的制备方法，包括依次进行的合成步骤、水洗步骤、离心步骤、打浆步骤、焙烧步骤和粉碎步骤；合成步骤：以重量百分比计，将硝酸铈57％～63％、碳酸锆27％～33％、硝酸镧3％～6％和硝酸钇4％～6％的物料与适量溶剂搅拌至溶解，然后倒入合成釜，与氨水反应30min～50min；水洗步骤：用80℃以上的水对合成产品进行水洗并沉降；离心步骤：通过离心机对物料处理，将离心好的物料进行打浆步骤；打浆步骤：将离心步骤后所得物料移入打浆机料桶，加入表面活性剂，开启打浆机，物料充分搅拌均匀后，停止搅拌；焙烧步骤：将打浆结束的物料在600℃以上高温焙烧，然后进行粉碎步骤得到粉末产品。

Description

一种稀土基复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及稀土基复合材料的制造领域，具体地说是一种稀土基复合材料的制备方法。

背景技术

发明专利名称：稀土粒子/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，专利号：200610042687，公开了将一定量的聚合物单体溶于溶有表面活性剂的分散剂中，再向其中加入一定量的稀土盐水溶液搅拌，在室温下超声分散30分钟至60分钟，形成反胶束乳液；然后在N₂保护下将反胶束乳液逐滴加入到有机蒙脱土水分散液中，调节温度到60℃至80℃，磁力搅拌分散插层2小至3小时，随后加入适量引发剂使聚合物单体引发聚合，反应15至30小时后加入适量沉淀剂使稀土粒子完全沉淀，过滤、洗涤，真空烘干；然后用频率为2000MHz至2500MHz的微波辐射0.2小时至1.5小时，使聚合物分解成CO₂和H₂O，微波辐射对稀土粒子结晶影响不明显，耐高温的蒙脱土保持不变，制得稀土粒子/蒙脱土纳米复合材料。

稀土复合材料具有优良的储放氧性能，是催化剂不可缺少的助剂。目前，已广泛地应用于催化燃烧、催化氧化、催化还原等许多催化反应。尤其是汽车排气催化转化中，稀土材料的添加可以使贵金属具有较好的热稳定性和恶劣条件下的转化活性。因此，可以有效的提高催化剂活性组分的催化性能。但是在稀土基复合材料生产领域，还存在着如何提高其比表面积，同时降低其粒径，从而提高其性能的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种稀土基复合材料的制备方法，该方法提高了催化剂的催化活性，同时也减少了贵金属用量，从而大大降低了生产成本。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种稀土基复合材料的制备方法，包括依次进行的合成步骤、水洗步骤、离心步骤、打浆步骤、焙烧步骤和粉碎步骤；

合成步骤：以重量百分比计，将硝酸铈57％～63％、碳酸锆27％～33％、硝酸镧3％～6％和硝酸钇4％～6％的物料与适量溶剂搅拌至溶解，然后倒入合成釜，与氨水反应30min～50min；

水洗步骤：用80℃以上的水对合成产品进行水洗并沉降，重复至少一次后进行离心步骤；

离心步骤：通过离心机对物料处理，将离心好的物料进行打浆步骤；

打浆步骤：将离心步骤后所得物料移入打浆机料桶，加入表面活性剂，开启打浆机，物料充分搅拌均匀后，停止搅拌；

焙烧步骤：将打浆结束的物料在600℃以上高温焙烧，然后进行粉碎步骤得到粉末产品。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的合成步骤中，物料硝酸铈的重量百分比为59％，碳酸锆的重量百分比为31％，硝酸镧的重量百分比为4.5％，硝酸钇的重量百分比为5.5％。

上述的合成步骤中，物料硝酸铈的重量百分比为62％，碳酸锆的重量百分比为28％，硝酸镧的重量百分比为5％，硝酸钇的重量百分比为5％。

上述的合成步骤中，物料硝酸铈的重量百分比为61％，碳酸锆的重量百分比为28％，硝酸镧的重量百分比为5％，硝酸钇的重量百分比为6％。

上述的合成步骤中，先将物料硝酸铈、碳酸锆、硝酸镧和硝酸钇加溶剂搅拌溶解，然后将该溶液与活性剂双氧水和去离子水在配料釜内搅拌混合均匀；在反应釜内加入氨水和活性剂十六烷基三甲基溴化铵，并将配料釜内的混合溶液加入反应釜内反应30min～50min。

上述的水洗步骤优选重复2～4次，重复至洗净。

上述的离心步骤，离心机通过多级转速进行离心处理，转速从低到高运转分别为：初始控制转速在100转/分钟，离心5分钟；控制转速在200转/分钟，离心5分钟；控制转速在250转/分钟，离心5分钟；待离心机出水口基本不流水时，关闭离心机，盖上离心机盖，扭紧螺帽，开动离心机，控制转速在300转/分钟，离心1分钟；控制转速在600转/分钟，离心10分钟，控制转速在900转/分钟，离心10分钟至离心机出水口不流水，关闭离心机。

上述的焙烧步骤通过隧道炉培烧，焙烧温度优选为700℃至800℃。

上述的粉碎步骤，粉碎后的粗粉物料颗粒为200目以上。

上述的粉碎步骤，粉碎后的细粉物料颗粒的粒径为1.5μm以下。

与现有技术相比，本发明一种稀土基复合材料的制备方法，经合成步骤、水洗步骤、多级转速进行离心处理、打浆步骤、焙烧步骤和粉碎步骤，焙烧生产出来的稀土基复合材料颗粒更细，老化比表面积更高，储放氧性能更好。使用这种稀土材料既提高了催化剂的催化活性，同时也减少了贵金属用量，从而大大降低了生产成本。在此基础上，所生产的催化剂分别达到欧III、欧IV和国III、国IV标准。

附图说明

图1是本发明实施例的流程模块示意图；

图2是本发明实施例的操作流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

图1至图2所示为本发明的结构示意图。

本发明的一种稀土基复合材料的制备方法，包括依次进行的合成步骤、水洗步骤、离心步骤、打浆步骤、焙烧步骤和粉碎步骤。

焙烧步骤：将打浆结束的物料在600℃以上焙烧，然后进行粉碎步骤得到粉末产品。

如图1所示，所述的合成步骤包括对物料进行配料前处理。在上述的合成步骤中，以重量百分比计，首先将硝酸铈57％～63％、碳酸锆27％～33％、硝酸镧3％～6％和硝酸钇4％～6％的物料溶解混合过滤，然后将该溶液与活性剂双氧水和去离子水在配料釜内搅拌混合均匀；在反应釜内加入氨水和活性剂十六烷基三甲基溴化铵，并将配料釜内的混合溶液加入反应釜内反应30min～50min，最后待混合液体沉淀完全。

上述的水洗步骤优选重复2～4次，视实际情况重复至洗净。

以下通过实施例1、实施例2和实施例3来具体阐述，各实施例中稀土组分含量如下表所示：

实施例	硝酸铈	硝酸锆	硝酸镧	硝酸钇
					1	59％	31％	4.5％	5.5％
2	62％	28％	5％	5％
					3	61％	28％	5％	6％

如图2所示，工艺流程如下：

1.反应步骤：

1)按照配方准确称量料硝酸铈、碳酸锆、硝酸镧和硝酸钇于100升塑料桶中，各种稀土组分含量如上表所示；

2)倒入定量的去离子水作溶剂进行溶解；

3)中途用塑料棒不断搅拌至各种组分完全溶解；

4)将定量的去离子水50KG倒入配料釜中；

5)将上述配好的稀土溶液倒入配料釜中；

6)将定量的活性剂双氧水倒入配料釜中；

7)配料釜搅拌15分钟，关闭配料釜的搅拌器；

8)将定量的去离子水50KG倒入反应釜中；

9)按照指示将定量的活性剂十六烷基三甲基溴化铵倒入反应釜中；

10)反应釜搅拌2分钟后，反应釜搅拌器不关闭，将配料釜的阀门打开到规定位置，使配料釜中的溶液定量流入反应釜进行反应；反应时间控制在30至40分钟；

11)反应完毕后，反应釜继续搅拌30分钟，关闭反应釜搅拌器，进行水洗步骤；

2.水洗步骤

1)打开反应釜出料口的阀门和水洗桶阀门；

2)开启泥浆泵，将物料全部打入1000L水洗桶中；

3)打开热水炉出水口阀门及水洗桶进水管阀门；

4)开启热水泵，待水洗桶中的水面液位达到刻度线时，关闭热水泵及热水管阀门；

5)将通风管插入水洗桶中，均匀搅拌5分钟；

6)取出通风管，让水洗桶中的物料静置沉降；

7)待水洗桶中的物料沉降到放水口阀门以下后，打开放水口阀门，将上层清液放出，注意放出清液过程中避免物料随上层清液一起流出；

8)通风管为不锈钢硬管，注意插入水洗桶时要小心操作，以免将水洗桶戳破；

3.离心步骤：

1)打开水洗桶下面的阀门，让物料分批流入套有过滤布袋的离心机；

2)扎紧过滤布袋的袋口；

3)开动离心机，转速从低到高运转，转速提高以50转/次为单位，控制转速在100转/分钟，离心5分钟，控制转速在200转/分钟，离心5分钟，控制转速在250转/分钟，离心5分钟，待离心机出水口基本不流水时，关闭离心机；根据自检结果，离心时间可以适当调整；

4)盖上离心机盖，扭紧螺帽，开动离心机，转速从低到高运转，转速提高以50转/次为单位，控制转速在300转/分钟，离心1分钟，控制转速在600转/分钟，离心10分钟，控制转速在900转/分钟，离心10分钟，待离心机出水口基本不流水时，关闭离心机；根据自检结果，离心时间可以适当调整；

5)将离心好的物料倒入100L塑料桶中，进行打浆步骤；

4.打浆：

1)将离心好的物料移入打浆机料桶，数量优选为打浆机料桶体积的1/2；

2)加入表面活性剂聚乙二醇500毫升；

3)开启打浆机，顺转8分钟，逆转8分钟，物料充分搅拌均匀后，停止搅拌；

4)将打完浆的物料倒入塑料盆中，重复1)至3)的打浆工作；

5)将打完浆的物料分装入匣钵内，装料量以装满匣钵总体积为准，分装完毕后，将装有物料的匣钵移交给焙烧步骤；

5.焙烧：

1)检查隧道炉内是否有异物，使隧道炉保持畅通并处于正常工作状态；

2)检查风机运转状况，接通通电机冷却水，且控制在正常工作时的水量，进出水温差为5℃左右；

3)调整抽气、排气阀至工艺控制所需的适当位置；

4)在电脑控制室中，选择已设定好的600℃加热曲线准备加线；

5)查机械传动装置，整隧道炉运行线速度一次焙烧为(4.4±0.2)m/h；

6)检查备用发电机是否运行正常，以备用；

7)打开电脑控制室的加热电源，对隧道炉各段按已设定的温度曲线进行加热；

8)待隧道炉的各段温度达到开车条件后，即可进料；

9)控制进入隧道的匣钵，匣钵与匣钵之间须留有3cm左右的间隔；

10)产品出炉后进行粉碎步骤；

6.粉碎：

1)粗粉，根据需要，将破碎后的物料达到200目以上；

2)细粉，根据需要，使物料粒径为1.5μm以下。

分别测得上述实施例1～3得到的稀土基复合材料的性能参数如下：

经测试，以现有生产稀土复合材料的公司法国罗地亚公司、山东加华公司和本申请人制得的产品。其性能对比如下表所示：

本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims

1.一种稀土基复合材料的制备方法，其特征是：包括依次进行的合成步骤、水洗步骤、离心步骤、打浆步骤、焙烧步骤和粉碎步骤；

合成步骤：以重量百分比计，将硝酸铈57%～63%、碳酸锆27%～33%、硝酸镧3%～6%和硝酸钇4%～6%的物料与适量溶剂搅拌至溶解，然后倒入合成釜，与氨水反应30min～50min；所述的合成步骤中，先将物料硝酸铈、碳酸锆、硝酸镧和硝酸钇加溶剂搅拌溶解，然后将该溶液与活性剂双氧水和去离子水在配料釜内搅拌混合均匀；在反应釜内加入氨水和活性剂十六烷基三甲基溴化铵，并将配料釜内的混合溶液加入反应釜内反应30min～50min；

离心步骤：通过离心机对物料处理，将离心好的物料进行打浆步骤；所述的离心步骤，离心机通过多级转速进行离心处理，转速从低到高运转分别为：初始控制转速在100转/分钟，离心5分钟；控制转速在200转/分钟，离心5分钟；控制转速在250转/分钟，离心5分钟；待离心机出水口基本不流水时，关闭离心机，盖上离心机盖，扭紧螺帽，开动离心机，控制转速在300转/分钟，离心1分钟；控制转速在600转/分钟，离心10分钟，控制转速在900转/分钟，离心10分钟至离心机出水口不流水，关闭离心机；打浆步骤：将离心步骤后所得物料移入打浆机料桶，加入表面活性剂，开启打浆机，物料充分搅拌均匀后，停止搅拌；

焙烧步骤：将打浆结束的物料在600℃以上焙烧，然后进行粉碎步骤得到粉末产品所述的粉碎步骤，粉碎后的粗粉物料颗粒为200目以上；所述的粉碎步骤，粉碎后的细粉物料颗粒的粒径为1.5μm以下。

2.根据权利要求1所述的一种稀土基复合材料的制备方法，其特征是：所述的合成步骤中，物料硝酸铈的重量百分比为59%，碳酸锆的重量百分比为31%，硝酸镧的重量百分比为4.5%，硝酸钇的重量百分比为5.5%。

3.根据权利要求1所述的一种稀土基复合材料的制备方法，其特征是：所述的合成步骤中，物料硝酸铈的重量百分比为62%，碳酸锆的重量百分比为28%，硝酸镧的重量百分比为5%，硝酸钇的重量百分比为5%。

4.根据权利要求1所述的一种稀土基复合材料的制备方法，其特征是：所述的合成步骤中，物料硝酸铈的重量百分比为61%，碳酸锆的重量百分比为28%，硝酸镧的重量百分比为5%，硝酸钇的重量百分比为6%。

5.根据权利要求4所述的一种稀土基复合材料的制备方法，其特征是：所述的水洗步骤重复2～4次。

6.根据权利要求5所述的一种稀土基复合材料的制备方法，其特征是：所述的焙烧步骤通过隧道炉培烧，焙烧温度为700℃至800℃。