專利名稱：一種鈰鋯固溶體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈰鋯固溶體的制備方法。
背景技術(shù)：
目前用于汽車尾氣處理的三效催化劑是一個多元復(fù)合型催化劑。它可將汽車尾氣中的一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物同時凈化。由于鈰鋯固溶體表現(xiàn)出良好的還原氧化性能和儲氧性能，較高的熱穩(wěn)定性以及優(yōu)異的低溫催化性能，使得其成為新一代三效催化劑的關(guān)鍵材料。
由于汽車尾氣的催化凈化反應(yīng)是在三效催化劑表面進行，這就要求催化劑具有較大的比表面積。所以大比表面積的鈰鋯固溶體的制備是頗具實用價值的技術(shù)。
CN193948A和CN12222127A中將硝酸氧鋯(結(jié)晶體或通過向碳酸鋯中加入硝酸獲得)溶液與鈰(IV)化合物混合，混合物在高于100℃或150℃的溫度下加熱，調(diào)節(jié)混合物PH值呈堿性，得到沉淀物，在900℃焙燒后比表面積是30-39m2/g，儲氧量是2.0mmol/g。
CN1369460A中將含有鋯與鈰(III)的硝酸鹽水溶液和碳酸氫氨或碳酸氨的水溶液混合，反應(yīng)進行5-30分鐘后，加入氨水調(diào)節(jié)混合溶液的PH值在3-6之間，得到沉淀物，在500℃焙燒后比表面積是40-45m2/g，儲氧量是0.37mmol/g。
溶膠-凝膠法(分子催化，2000，1481)制得的鈰鋯復(fù)合氧化物，雖然簡單，但鈰鋯復(fù)合氧化物的比表面積小，在600℃焙燒后比表面積是40.6m2/g根據(jù)文獻和專利報道，鈰鋯固溶體的制備方法有氧化物高溫焙燒法，氧化物高能球磨法，共沉淀和溶膠凝膠法等等。這幾種方法制備的產(chǎn)物比表面積都較小，都小于50m2/g。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可制成比表面積大、儲氧能力高的鈰鋯固溶體的制備方法。
本發(fā)明制備的鈰鋯固溶體，具有高比表面積和高儲氧能力，制備方法特點是通過尿素水解的過程制備。
一種鈰鋯固溶體的制備方法，該方法制備表示式Ce1-xZrxO2，x的范圍在0.15-0.85之間，具體包括以下步驟步驟1按組成表示式Ce1-xZrxO2稱取化學(xué)計量比的含Ce和Zr的硝酸鹽或氯化鹽溶于去離子水中，制得溶液(I)；步驟2稱取尿素溶于去離子水中，制得溶液(II)；步驟3將溶液(II)緩慢加入溶液(I)中，室溫下進行化學(xué)反應(yīng)10-60分鐘；然后在100℃下保持回流狀態(tài)20-50小時，此過程中有沉淀生成；步驟4冷卻至室溫后，靜置陳化2-12小時；經(jīng)過抽濾，洗滌，干燥和焙燒得到鈰鋯固溶體。
在制備過程中，溶液(II)的摩爾濃度是溶液(I)的2-4倍。
在制備過程中，溶液(II)的體積是溶液(I)的1-3倍。
本發(fā)明的突出特點有1)制備出的鈰鋯固溶體的X-射線衍射光譜圖中，未出現(xiàn)純氧化鈰或純氧化鋯衍射峰，說明形成單一的均相固溶體。2)鈰鋯固溶體比表面積大，儲氧能力高。3)原料廉價易得，操作簡單容易。
具體實施例方式
實施例1通式為Ce0.15Zr0.85O2固溶體的制備將0.2610gCe(NO)3·6H2O，1.095gZrOCl2·8H2O和40ml去離子水制成溶液(I)，取20ml，0.4mol/l的尿素溶液(II)。將溶液(II)緩慢加入溶液(I)中，劇烈攪拌20分鐘，然后在100℃下回流40小時。將溶液靜置陳化4小時，經(jīng)抽濾，洗滌，80℃干燥過夜，500℃焙燒后得到產(chǎn)品。產(chǎn)品為單一鈰鋯固溶體，比表面積是120.2m2/g，儲氧量為0.67mmol/g。
實施例2通式為Ce0.25Zr0.75O2固溶體的制備將0.4343gCe(NO)3·6H2O，0.9666gZrOCl2·8H2O和40ml去離子水制成溶液(I)，取20ml，0.4mol/l的尿素溶液(II)。將溶液(II)緩慢加入溶液(I)中，劇烈攪拌20分鐘，然后在100℃下回流40小時。將溶液靜置陳化4小時，經(jīng)抽濾，洗滌，80℃干燥過夜，500℃焙燒后得到產(chǎn)品。產(chǎn)品為單一鈰鋯固溶體，比表面積是118.3m2/g，儲氧量為0.68mmol/g。
實施例3通式為Ce0.5Zr0.5O2固溶體的制備將0.8686gCe(NO)3·6H2O，0.6444gZrOCl2·8H2O和50ml去離子水制成溶液(I)，取30ml，0.4mol/l的尿素溶液(II)。將溶液(II)緩慢加入溶液(I)中，劇烈攪拌20分鐘，然后在100℃下回流40小時。將溶液靜置陳化4小時，經(jīng)抽濾，洗滌，80℃干燥過夜，500℃焙燒后得到產(chǎn)品。產(chǎn)品為單一鈰鋯固溶體，比表面積是110.4m2/g，儲氧量為0.65mmol/g。
實施例4通式為Ce0.75Zr0.25O2固溶體的制備將1.303gCe(NO)3·6H2O，0.3222gZrOCl2·8H2O和45ml去離子水制成溶液(I)，取25ml，0.4mol/l的尿素溶液(II)。將溶液(II)緩慢加入溶液(I)中，劇烈攪拌20分鐘，然后在100℃下回流40小時。將溶液靜置陳化4小時，經(jīng)抽濾，洗滌，80℃干燥過夜，500℃焙燒后得到產(chǎn)品。產(chǎn)品為單一鈰鋯固溶體，比表面積是104.0m2/g，儲氧量為0.64mmol/g。
實施例5通式為Ce0.85Zr0.15O2固溶體的制備將1.4767gCe(NO)3·6H2O，0.1933gZrOCl2·8H2O和45ml去離子水制成溶液(I)，取25ml，0.4mol/l的尿素溶液(II)。將溶液(II)緩慢加入溶液(I)中，劇烈攪拌20分鐘，然后在100℃下回流40小時。將溶液靜置陳化4小時，經(jīng)抽濾，洗滌，80℃干燥過夜，500℃焙燒后得到產(chǎn)品。產(chǎn)品為單一鈰鋯固溶體，比表面積是104.3m2/g，儲氧量為0.64mmol/g。
本發(fā)明的鈰鋯固溶體的儲氧量是以其在氧化環(huán)境中儲存氧、還原環(huán)境中釋放氧的能力來評價。該測試評價脈沖氧連續(xù)氧化鈰鋯固溶體并消耗脈沖氧的能力。載體氣體是流速為30ml/min的純氬氣。氧氣脈沖用純氧氣。使用熱導(dǎo)檢測器通過色譜法來分析氣體。由消耗的氧的數(shù)量可測定儲氧能力。儲氧能力的特征值以每克產(chǎn)物吸收氧的毫摩爾數(shù)來表示，在430℃下進行測量。
權(quán)利要求
1.一種鈰鋯固溶體的制備方法，該方法制備表示式Ce1-xZrxO2，x的范圍在0.15-0.85之間，具體包括以下步驟步驟1按組成表示式Ce1-xZrxO2稱取化學(xué)計量比的含Ce和Zr的硝酸鹽或氯化鹽溶于去離子水中，制得溶液(I)；步驟2稱取尿素溶于去離子水中，制得溶液(II)；步驟3將溶液(II)緩慢加入溶液(I)中，室溫下進行化學(xué)反應(yīng)10-60分鐘；然后在100℃下保持回流狀態(tài)20-50小時，此過程中有沉淀生成；步驟4冷卻至室溫后，靜置陳化2-12小時；經(jīng)過抽濾，洗滌，干燥和焙燒得到鈰鋯固溶體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于溶液(II)的摩爾濃度是溶液(I)的2-4倍。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于溶液(II)的體積是溶液(I)的1-3倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鈰鋯固溶體的制備方法。制備方法的特點是通過尿素水解的過程，制備的鈰鋯固溶體，X－射線衍射光譜圖表明為單一的均相固溶體，未出現(xiàn)純氧化鈰或純氧化鋯的衍射峰，并且具有高比表面積和高儲氧能力。
文檔編號B01J37/00GK1785505SQ200410100810
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者王曉來, 許珊, 季東 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所