CN116899553A - 一种铈锆镨基复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种铈锆镨基复合材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种铈锆镨基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将可溶性铈盐、可溶性锆盐、可溶性镨盐、水和氧化剂混合，在碱性条件下进行共沉淀，得到前驱体浆料；将所述前驱体浆料经固液分离，将得到的沉淀和水混合，得到的浆料进行一级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料；或将所述前驱体浆料和结构导向剂混合后，依次进行干燥和二级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料。本发明能够提高复合材料和炭烟soot颗粒物的有效接触效率，进而提高复合材料对炭烟soot颗粒物的净化催化效率。
Description
技术领域
本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种铈锆镨基复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
催化剂催化炭烟soot颗粒物是固体催化剂与固体反应物(炭烟颗粒物)的固体-固体催化反应，催化剂与炭烟颗粒物之间的接触效率会直接影响催化剂催化净化炭烟soot颗粒物的效率。因此，改善催化剂与炭烟颗粒物的接触效率是提升催化剂催化净化炭烟颗粒物性能的有效途径。
工业上常采用喷雾干燥-焙烧工艺合成催化剂，上述工艺得到的催化剂由纳米颗粒堆积形成球状及不规则块状的颗粒，孔隙结构较少，催化剂与炭烟soot颗粒物的接触效率较低，导致催化剂催化净化炭烟soot颗粒物的效率下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铈锆镨基复合材料及其制备方法和应用，采用本发明提供的制备方法得到的铈锆镨基复合材料能够提高和炭烟soot颗粒物的有效接触效率，进而提高铈锆镨基复合材料对炭烟soot颗粒物的净化催化效率。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种铈锆镨基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将可溶性铈盐、可溶性锆盐、可溶性镨盐、水和氧化剂混合，在碱性条件下进行共沉淀，得到前驱体浆料；
将所述前驱体浆料经固液分离，将得到的沉淀和水混合，得到的浆料进行一级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料；
或将所述前驱体浆料和结构导向剂混合后，依次进行干燥和二级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料。
优选的，所述可溶性铈盐包括硝酸铈、醋酸铈、碳酸铈、硝酸铈铵、醋酸铈铵和碳酸铈铵中的一种或几种；所述可溶性锆盐包括硝酸锆、醋酸锆、硝酸氧锆、碳酸锆、碳酸锆铵和碳酸锆钾中的一种或几种；所述可溶性镨盐包括硝酸镨、氢氧化镨、氯化镨、碘化镨、乙酸镨、硫酸镨、高氯酸镨、磷酸镨和碳酸镨中的一种或几种；
所述氧化剂包括双氧水。
优选的，以Ce、Zr和Pr的摩尔量计，所述前驱体浆料中铈元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的20％～70％，锆元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的20％～60％，镨元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的5％～20％。
优选的，所述可溶性铈盐、可溶性锆盐和可溶性镨盐的总质量和水的质量比小于0.6；
所述可溶性铈盐、可溶性锆盐和可溶性镨盐的总质量和氧化剂的质量比小于28。
优选的，所述碱性条件的pH值为7～10；
所述共沉淀的温度为25～70℃。
优选的，所述浆料的固含量为2％～25％；
所述一级焙烧的温度为300～800℃，保温时间≥1.5h；所述一级焙烧在空气气氛、氧气气氛或含氧氮气氛中进行。
优选的，所述结构导向剂包括月桂酸、油酸、乙醇、尿素和淀粉中的一种或几种。
优选的，所述前驱体浆料和结构导向剂的质量比小于10；
所述二级焙烧的温度为300～800℃，保温时间为≥1.5h；所述二级焙烧在空气气氛、氧气气氛或含氧氮气氛中进行。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的铈锆镨基复合材料，所述铈锆镨基复合材料的粒径为25～2000nm；
所述铈锆镨基复合材料具有多孔结构；
所述铈锆镨基复合材料的平均孔径为13.7nm；平均孔体积为0.33cm3/g。
本发明还提供了上述技术方案所述的铈锆镨基复合材料作为净化柴油车尾气炭烟soot颗粒物的催化剂的应用。
本发明提供了一种铈锆镨基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将可溶性铈盐、可溶性锆盐、可溶性镨盐、水和氧化剂混合，在碱性条件下进行共沉淀，得到前驱体浆料；将所述前驱体浆料经固液分离，将得到的沉淀和水混合，得到的浆料进行一级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料；或将所述前驱体浆料和结构导向剂混合后，依次进行干燥和二级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料。本发明通过控制前驱体浆料一级焙烧过程中的沸腾焙烧状态，进而调控复合材料的孔结构，或者通过在干燥和二级焙烧过程中添加结构导向剂调控复合材料的孔结构，进而使得本发明得到的复合成材料的孔结构明显优化，具有较大的孔体积；其孔径可使炭烟soot颗粒物有效进入复合材料内孔中，进而能够提高和炭烟soot颗粒物的有效接触效率，提高铈锆镨基复合材料对炭烟soot颗粒物的净化催化效率。
附图说明
图1为实施例1～3和对比例1得到的复合材料的XRD谱图；
图2为实施例1～3得到的复合材料的SEM图；
图3为实施例1～3得到的复合材料的TEM图；
图4为实施例1～3和对比例1得到的复合材料的N2吸附-脱附等温线；
图5为实施例1～3和对比例1得到的复合材料的孔径分布图；
图6为实施例1～3得到的复合材料的粒度分布图；
图7a为实施例1～4得到的复合材料的二氧化碳浓度随温度变化曲线；图7b为实施例1～4得到的复合材料的soot颗粒物净化效率曲线；
图8为对比例1得到的复合材料的SEM图；
图9为对比例1得到的复合材料的TEM图；
图10a为对比例1～4得到的复合材料的二氧化碳浓度随温度变化曲线；图10b为对比例1～4得到的复合材料的soot颗粒物净化效率曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种铈锆镨基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将可溶性铈盐、可溶性锆盐、可溶性镨盐、水和氧化剂混合，在碱性条件下进行共沉淀，得到前驱体浆料；
将所述前驱体浆料经固液分离，将得到的沉淀和水混合，得到的浆料进行一级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料；
或将所述前驱体浆料和结构导向剂混合后，依次进行干燥和二级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料。
在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明将可溶性铈盐、可溶性锆盐、可溶性镨盐、水和氧化剂混合，在碱性条件下进行共沉淀，得到前驱体浆料。
在本发明中，所述可溶性铈盐、可溶性锆盐和可溶性镨盐均优选为水合盐。在本发明中，所述可溶性铈盐优选包括硝酸铈、醋酸铈、碳酸铈、硝酸铈铵、醋酸铈铵和碳酸铈铵中的一种或几种；所述硝酸铈优选以六水合硝酸铈的形式进行添加；所述可溶性锆盐优选包括硝酸锆、醋酸锆、硝酸氧锆、碳酸锆、碳酸锆铵和碳酸锆钾中的一种或几种；所述硝酸锆优选以五水合硝酸锆的形式进行添加；所述可溶性镨盐优选包括硝酸镨、氢氧化镨、氯化镨、碘化镨、乙酸镨、硫酸镨、高氯酸镨、磷酸镨和碳酸镨中的一种或几种；所述硝酸镨优选以六水合硝酸镨的形式进行添加。
在本发明中，所述氧化剂优选包括双氧水；所述双氧水的质量浓度优选为30％。
在本发明中，以Ce、Zr和Pr的摩尔量计，所述前驱体浆料中铈元素摩尔量优选占比金属元素总摩尔量的20％～70％，锆元素摩尔量优选占比金属元素总摩尔量的20％～60％，镨元素摩尔量优选占比金属元素总摩尔量的5％～20％。
在本发明中，所述水优选为超纯水。在本发明中，所述可溶性铈盐、可溶性锆盐和可溶性镨盐的总质量和水的质量比优选为小于0.6，进一步优选为0.2。在本发明中，所述可溶性铈盐、可溶性锆盐和可溶性镨盐的总质量和氧化剂的质量比优选为小于28，进一步优选为14。
在本发明中，所述混合的过程优选包括：将可溶性铈盐、可溶性锆盐、可溶性镨盐和水混合溶解后，再加入氧化剂进行搅拌混合；所述搅拌混合的时间优选为0.5h。
在本发明中，所述碱性条件的pH值优选为7～10，进一步优选为7～8。在本发明中，优选采用氨水溶液提供碱性条件。在本发明中，所述氨水溶液由浓氨水和超纯水配置得到，所述浓氨水和超纯水的质量比为优选为1：8～15。
在本发明中，所述共沉淀的过程优选包括：
在搅拌的条件下，将所述混合得到的混合液和氨水溶液共同滴入容器中。
本发明对所述搅拌的条件参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。在本发明中，所述混合液的滴入速率优选为3～10mL/min，所述氨水溶液的滴入速率优选为5～15mL/min。在本发明中，所述混合液和氨水溶液的体积比优选为1：2～2：1。在本发明中，所述共沉淀的温度优选为40℃。在本发明中，所述混合液和所述氨水溶液接触时即发生共沉淀。
得到所述前驱体浆料后，本发明将所述前驱体浆料经固液分离，将得到的沉淀和水混合，得到的浆料进行一级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料(以下记为方法一)；
或将所述前驱体浆料和结构导向剂混合后，依次进行干燥和二级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料(以下记为方法二)。
在本发明中，采用方法一时，所述固液分离前，还优选包括将所述前驱体浆料进行密封搅拌；所述密封搅拌的温度优选为90℃，时间优选为3h。所述加热搅拌后，还优选包括将得到的料液冷却至室温。
在本发明中，所述固液分离的方式优选为离心分离。本发明对所述离心分离的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。
所述固液分离后，本发明还优选包括对得到的固体进行水洗；所述水洗的次数优选为2～3次。
在本发明中，所述水优选为超纯水。在本发明中，所述沉淀和水优选在搅拌的条件下进行混合。本发明对所述搅拌的条件参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。在本发明中，所述浆料的固含量优选为2％～25％，进一步优选为5～6％。
在本发明中，所述一级焙烧的温度为300～800℃，进一步400～700℃，更优选为500～600℃；保温时间优选为≥1.5h，进一步优选为3h；所述一级焙烧优选在空气气氛、氧气气氛或含氧氮气氛中进行。
在本发明中，当采用方法二时，所述结构导向剂优选包括月桂酸、油酸、乙醇、尿素和淀粉中的一种或几种。在本发明中，所述前驱体浆料和结构导向剂的质量比优选为小于10。
在本发明中，当所述结构导向剂为月桂酸和/或油酸时，所述结构导向剂优选以结构导向剂有机溶液的形式进行添加。在本发明中，所述结构导向剂有机溶液中的有机溶剂优选为N,N-二甲基酰胺；所述结构导向剂有机溶液的浓度优选为0.4g/mL。
在本发明中，所述前驱体浆料和结构导向剂的混合优选在搅拌的条件下进行；所述搅拌的温度优选为40℃，转速优选为45rpm，时间优选为3h；所述搅拌在密封条件下进行。
所述混合后，本发明还优选包括将得到的浆料冷却至室温。
在本发明中，所述干燥的方式优选为喷雾干燥。本发明对所述喷雾干燥的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。
在本发明中，所述二级焙烧的温度优选为300～800℃，进一步优选为400～700℃，更优选为500～600℃；保温时间优选为≥1.5h，进一步优选为3h；所述二级焙烧优选在空气气氛、氧气气氛或含氧氮气氛中进行。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的铈锆镨基复合材料，所述铈锆镨基复合材料的粒径优选为25～2000nm，进一步优选为643nm；
所述铈锆镨基复合材料优选具有多孔结构；
所述铈锆镨基复合材料的平均孔径优选为13.7nm；平均孔体积优选为0.33cm3/g。
本发明还提供了上述技术方案所述的铈锆镨基复合材料作为净化柴油车尾气炭烟soot颗粒物的催化剂的应用。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的一种铈锆镨基复合材料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将Ce(NO3)3·6H2O(11.76g)、Zr(NO3)4·5H2O(13.31g)、Pr(NO3)3·6H2O(2.95g)溶解于150mL超纯水中；然后加入7mL质量浓度为30％的H2O2，持续搅拌0.5h，制得绿色澄清透明状混合溶液；在搅拌的条件下，将得到的混合溶液以5.3mL/min的滴加速率、氨水溶液(其中浓氨水和超纯水的质量比为1：14)以8.3mL/min的滴加速率共同滴入容器中，pH值控制在7～8，在40℃下进行共沉淀，得到前驱体浆料；
将所述前驱体浆料在90℃下密封搅拌3h，得到浅黄色浆液；将得到的浆液冷却至室温后用离心机低速离心，水洗3次后得到沉淀；
将得到的沉淀和超纯水按照100mL/g的比例搅拌均匀后，将得到的浆料在空气气氛、600℃的温度下进行焙烧，保温时间为3h，得到所述铈锆镨基复合材料。
实施例2
将Ce(NO3)3·6H2O(11.76g)、Zr(NO3)4·5H2O(13.31g)、Pr(NO3)3·6H2O(2.95g)溶解于150mL超纯水中；然后加入7mL质量浓度为30％的H2O2，持续搅拌0.5h，制得绿色澄清透明状混合溶液；在搅拌的条件下，将得到的混合溶液以5mL/min的滴加速率、氨水溶液(其中浓氨水和超纯水的质量比为1：14)以8.3mL/min的滴加速率共同滴入容器中，pH值控制在7～8，在40℃下进行共沉淀，得到前驱体浆料；
将4g月桂酸溶解于10mL DMF得到透明溶液，将得到的透明溶液加入前驱体浆料中，在40℃下密封搅拌3h；冷却后进行喷雾干燥，干燥得到的粉体在空气气氛、600℃的温度下焙烧，保温时间为3h，得到所述铈锆镨基复合材料。
实施例3
将Ce(NO3)3·6H2O(11.76g)、Zr(NO3)4·5H2O(13.31g)、Pr(NO3)3·6H2O(2.95g)溶解于150mL超纯水中；然后加入7mL质量浓度为30％的H2O2，持续搅拌0.5h，制得绿色澄清透明状混合溶液；在搅拌的条件下，将得到的混合溶液以5mL/min的滴加速率、氨水溶液(其中浓氨水和超纯水的质量比为1：14)以8.3mL/min的滴加速率共同滴入容器中，pH值控制在7～8，在40℃下进行共沉淀，得到前驱体浆料；
将4g油酸溶解于10mL DMF得到透明溶液，将得到的透明溶液加入前驱体浆料中，在40℃下密封搅拌3h；冷却后进行喷雾干燥，干燥得到的粉体在空气气氛、600℃的温度下焙烧，保温时间为3h，得到所述铈锆镨基复合材料。
实施例4
将Ce(NO3)3·6H2O(11.76g)、Zr(NO3)4·5H2O(13.31g)、Pr(NO3)3·6H2O(2.95g)溶解于150mL超纯水中；然后加入7mL质量浓度为30％的H2O2，持续搅拌0.5h，制得绿色澄清透明状混合溶液；在搅拌的条件下，将得到的混合溶液以5mL/min的滴加速率、氨水溶液(其中浓氨水和超纯水的质量比为1：14)以8.3mL/min的滴加速率共同滴入容器中，pH值控制在7～8，在40℃下进行共沉淀，得到前驱体浆料；
将得到前驱体浆料和等体积的无水乙醇混合，在40℃下密封搅拌3h；冷却后进行喷雾干燥，干燥得到的粉体在空气气氛、600℃的温度下焙烧，保温时间为3h，得到所述铈锆镨基复合材料。
对比例1
工业常用共沉淀法制备的CeO2-ZrO2-PrO2复合材料催化剂；
将原料Ce(NO3)3·6H2O(47g)、Zr(NO3)4·5H2O(58g)和Pr(NO3)3·6H2O(12g)在45℃下溶解于800mL纯水中并搅拌30min制得混合液；量取1400mL氨水在45～50℃下与得到的混合液共同滴入烧杯中，并且在滴入过程中准确控制混合体系的pH值为8～9；向得到的混合体系中加入16mL双氧水并持续搅拌10min，然后在95℃下搅拌反应3h，冷却后洗涤、过滤收集得到沉淀；将沉淀在空气中600℃焙烧3h，得到复合材料。
对比例2
对比例2：传统共沉淀法制备的CeO2-ZrO2催化剂。
将原料Ce(NO3)3·6H2O(58g)、Zr(NO3)4·5H2O(25g)于30℃下溶解于450mL纯水中，溶解完成后向溶液加聚乙烯醇(12g)，搅拌均匀后加入21mL双氧水搅拌30min后制得溶液A。量取60mL氨水稀释至1200mL并在40℃下与上一步骤所得混合溶液A共同滴入一个大烧杯中制得混合溶液B，并且在滴入过程中准确控制混合溶液B的pH值为7～8。控制混合溶液B在90℃下搅拌反应3h得到混合均匀的混合溶液C。待混合溶液C冷却后洗涤、离心收集到固形物D。将固形物D在空气中600℃焙烧3h，得到复合材料。
对比例3
传统共沉淀法制备的CeO2-ZrO2-PrO2催化剂；
将原料Ce(NO3)3·6H2O(47g)，Zr(NO3)4·5H2O(58g)和Pr(NO3)3·6H2O(12g)于室温下溶解于600mL纯水中，搅拌均匀后加入28mL双氧水搅拌30min得到混合液；量取300mL氨水在40℃下与得到的混合液共同滴入烧杯中，并且在滴入过程中准确控制混合体系的pH值为7～8；然后在90℃下搅拌反应3h，冷却后洗涤、离心收集得到沉淀；将沉淀在空气中600℃焙烧3h，得到复合材料。
对比例4
传统共沉淀法制备的CeO2-ZrO2-LaO2-TiO2-PrO2催化剂；
将原料Ce(NO3)3·6H2O(31g)、Zr(NO3)4·5H2O(30g)、Pr(NO3)3·6H2O(31g)、La(NO3)3·6H2O(30g)和TiOSO4·2H2O(14g)在室温下溶解于1000mL纯水中制得透明状混合溶液A，量取100mL氨水稀释至1500mL并在40℃下与上一步骤所得混合溶液A共同滴入一个大烧杯中制得混合溶液B并且在滴入过程中准确控制混合溶液B的pH值为8～9。控制混合溶液B在90℃下搅拌反应3h，得到混合均匀的混合溶液C。待混合溶液C冷却后洗涤、过滤收集到固形物D。将固形物D在空气中600℃焙烧3h，得到复合材料。
性能测试
测试例1
图1是实施例1～3和对比例1得到的复合材料的XRD谱图；
从图1可以看出，得到的复合材料的晶相结构，主峰均呈现面心立方萤石结构的Ce0.4Zr0.6O2(ICDD-PDF#38-1439)；主峰未发生偏移，与标准卡片位置基本一致，且XRD图中未出现与Pr相关的衍射峰，表明Pr并未进入复合材料的面心立方萤石结构；
测试例2
图2为实施例1～3得到的复合材料的SEM图，其中实施例1(a1,a2)、实施例2(b1,b2)、实施例3(c1,c2)；
从图2可以看出，实施例1在微米尺度下呈颗粒状及少量块状结构，复合材料的颗粒分散性较好，实施例2～3在微米尺度下均呈现球状及块状结构，而实施例2～3引入结构导向剂后使得复合材料的分散性明显变好；在纳米尺度下，实施例1存在较多的孔结构，实施例2～3引入结构导向剂后孔变大，孔结构数量增加；
图8为对比例1得到的复合材料的SEM图，从图8可以看出，在微米尺度下主要为紧密堆积的颗粒团聚体；进一步放大后仍然呈现出类似的颗粒聚集体形貌，其团聚程度仍较为明显，且未观察到较为明显的多孔结构；
图3为实施例1～3得到的复合材料的TEM图，其中(a,b)为实施例1，(c,d)为实施例2，(e,f)为实施例3；从图3可以看出，实施例各催化剂的大颗粒都是由较小的纳米晶堆积而成；
图9为对比例1得到的复合材料的TEM图，从图9可以看出，得到的复合材料的结构是由纳米晶粒组成，但其纳米晶团聚程度明显高于实施例1～3。
测试例3
图4为实施例1～3和对比例1得到的复合材料的N2吸附-脱附等温线，图5为实施例1～3和对比例1得到的复合材料的孔径分布图，具体测试结果如表1所示；
表1实施例1～3和对比例1得到的复合材料的比表面积、孔容和孔径
| 样品 | SBET/(m2·g-1) | Vtotal/(cm3·g-1) | Dpore/nm |
| 实施例1 | 90 | 0.33 | 13.7 |
| 实施例2 | 35 | 0.13 | 12.9 |
| 实施例3 | 40 | 0.15 | 13.6 |
| 对比例1 | 75 | 0.1 | 4.8 |
从图4～5和表1可以看出，对比例1的孔径和孔体积较小，而实施例1～3的孔径和孔体积明显比对比例1孔径更大，分布范围宽，说明实施例1～3具有更多大小不一的孔结构；且实施例1～3的N2等温吸附-脱附量远大于对比例1；上述测试结果证实了本发明提供的制备方法相比于工业上常用的共沉淀工艺(对比例1)，可以改善复合材料的织构性质和孔结构。
图6为实施例1～3得到的复合材料的粒度分布图；从图5可以看出，实施例1～3的粒度呈单峰分布，表明本发明提供的制备方法可使复合材料的粒度分布趋于均一，使得复合材料的颗粒分散性更好。
测试例4
将实施例1～4和对比例1～4得到的复合材料作为催化剂用于柴油车尾气炭烟soot颗粒物净化反应，得到的测试曲线和测试结果如图7、10和表2、3所示，图7a为实施例1～4的二氧化碳浓度随温度变化曲线，图7b为实施例1～4的soot颗粒物净化效率曲线，图10a为对比例1～4的二氧化碳浓度随温度变化曲线，图10b为对比例1～4的soot颗粒物净化效率曲线；
表2实施例1～4得到的复合材料的催化性能
| 样品 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| CO2峰值温度(℃) | 368 | 392 | 388 | 444 |
| soot净化10％温度(℃) | 339 | 353 | 348 | 374 |
| soot净化50％温度(℃) | 372 | 391 | 384 | 426 |
| soot净化90％温度(℃) | 404 | 427 | 416 | 460 |
表3对比例1～4得到的复合材料的催化性能
| 样品 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 |
| CO2峰值温度(℃) | 494 | 483 | 515 | 499 |
| soot净化10％温度(℃) | 415 | 415 | 380 | 438 |
| soot净化50％温度(℃) | 478 | 471 | 495 | 499 |
| soot净化90％温度(℃) | 516 | 510 | 550 | 548 |
从图7、10和表2、3可以看出，实施例1～4用于柴油机尾气soot颗粒物净化具有更好的低温催化性能。相比于对比例，本发明得到的复合材料能在更低的温度下更高效的催化净化柴油机尾气soot颗粒物。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种铈锆镨基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将可溶性铈盐、可溶性锆盐、可溶性镨盐、水和氧化剂混合，在碱性条件下进行共沉淀，得到前驱体浆料；
将所述前驱体浆料经固液分离，将得到的沉淀和水混合，得到的浆料进行一级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料；
或将所述前驱体浆料和结构导向剂混合后，依次进行干燥和二级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性铈盐包括硝酸铈、醋酸铈、碳酸铈、硝酸铈铵、醋酸铈铵和碳酸铈铵中的一种或几种；所述可溶性锆盐包括硝酸锆、醋酸锆、硝酸氧锆、碳酸锆、碳酸锆铵和碳酸锆钾中的一种或几种；所述可溶性镨盐包括硝酸镨、氢氧化镨、氯化镨、碘化镨、乙酸镨、硫酸镨、高氯酸镨、磷酸镨和碳酸镨中的一种或几种；
所述氧化剂包括双氧水。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，以Ce、Zr和Pr的摩尔量计，所述前驱体浆料中铈元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的20％～70％，锆元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的20％～60％，镨元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的5％～20％。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性铈盐、可溶性锆盐和可溶性镨盐的总质量和水的质量比小于0.6；
所述可溶性铈盐、可溶性锆盐和可溶性镨盐的总质量和氧化剂的质量比小于28。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性条件的pH值为7～10；
所述共沉淀的温度为25～70℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浆料的固含量为2％～25％；
所述一级焙烧的温度为300～800℃，保温时间≥1.5h；所述一级焙烧在空气气氛、氧气气氛或含氧氮气氛中进行。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述结构导向剂包括月桂酸、油酸、乙醇、尿素和淀粉中的一种或几种。
8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体浆料和结构导向剂的质量比小于10；
所述二级焙烧的温度为300～800℃，保温时间为≥1.5h；所述二级焙烧在空气气氛、氧气气氛或含氧氮气氛中进行。
9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的铈锆镨基复合材料，其特征在于，所述铈锆镨基复合材料的粒径为25～2000nm；
所述铈锆镨基复合材料具有多孔结构；
所述铈锆镨基复合材料的平均孔径为13.7nm；平均孔体积为0.33cm3/g。
10.权利要求9所述的铈锆镨基复合材料作为净化柴油车尾气炭烟soot颗粒物的催化剂的应用。
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| CN202310883984.1A CN116899553A (zh) | 2023-07-19 | 2023-07-19 | 一种铈锆镨基复合材料及其制备方法和应用 |
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