氧化物的制作方法

文档序号:9720085阅读:1003来源:国知局
氧化物的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明涉及一种提高催化剂活性和抗高温老化性能,降低机动车尾气排放污染的纳米(Ce,Zr, Al, Pr)02氧化物的非离子反相微乳的制备方法。
【背景技术】
[0002]由于Ce02具有特殊的储氧和释氧功能,所以,目前以Ce02为基础的储氧材料(Ce,Zr) 02和(Ce,Zr,A1) 02固溶体已被广泛应用于CH4催化燃烧,C02+CH4催化重整等催化领域,尤其是机动车尾气排放的催化净化。然而在高温条件下,其储氧性能和热稳定性降低,不能完全适应机动车尾气净化催化剂的高温工作状态。而用稀土元素La,Nd, Y或Pr部分替代Ce原子不仅可以增加氧缺陷,而且可以提高高温热稳定性。所以为了增强恶劣工况条件下机动车尾气净化催化剂的性能,使催化剂载体既保持高的比表面积,同时又具有优异的储氧性能,进一步研究和制备热稳定性高、储氧性能好的新一代添加另一种稀土元素的(Ce,Zr, Μ, Α1)02(Μ = La, Pr, Y,Nd等)固溶体储氧材料,成为机动车尾气排放污染亟待解决的现实问题。Pr4+离子半径与Ce4+相近,而且Pr02具有立方萤石结构,所以Pr特别容易与Ce形成固溶体。而且铈鐯混合氧化物在氧化条件下能在较低温度下释放大量的氧,这对于降低冷启动时催化剂的起燃温度具有研究价值,目前(Ce,Zr, La, A1)02固溶体已有研究,而(Ce, Zr, Pr A1)02纳米氧化物未有报道。
[0003](Ce, Zr, M, Al) 02氧化物的粒径、形貌、比表面积和晶格结构等微观性质对其储氧性、热稳定性和催化反应都有重要的影响,特别是当(Ce,Zr, Μ, Α1)02氧化物的粒径尺寸为纳米级时,不仅样品的比表面积提高,而且氧空穴晶格缺陷的存在为多相催化反应提供大量活性位。所以纳米(&,2^1,々1)02氧化物的制备方法是获得高活性储氧材料的关键步骤。目前化6,2^1^41)02氧化物的制备方法主要是共沉淀法。此方法是向金属离子的混合硝酸盐溶液中滴加沉淀剂,控制溶液的pH值形成沉淀,再经抽滤,洗涤,烘干和焙烧制得样品。在共沉淀制备的过程中易导致颗粒的长大以及团聚体的形成,即粒径不易控制,从而影响样品的活性。反相微乳液法是水相在微乳液中以纳米级液滴的形式分布在油相中形成“纳米反应器”,合成的粒子被限制在这种纳米空间内。所以此方法制备的粒子具有尺寸可控、单分散、粒子分散性好的特点,同时具有实验装置相对简单、操作简便、实验条件温和,易于实现工业化生产的优点。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是提供一种提高催化剂活性和抗高温老化性能,降低机动车尾气排放污染的纳米(Ce,Zr, Al, Pr)02氧化物的非离子反相微乳制备方法。
[0005]本反相微乳体系以非离子表面活性剂曲拉通X-114作为表面活性剂,正戊醇为助表面活性剂,环己烷为油相,铈锆鐯铝硝酸盐混合溶液为水相。为了确定反相微乳制备工艺的最佳参数条件,在制备微乳液前,首先绘制拟三元相图,以确定反相微乳区域和微乳区面积大小。由n(曲拉通X-114)/n(正戊醇)=1: 2,1: 4和1: 6的拟三元相图(图1)可知,随着n(曲拉通X-114)/η(正戊醇)摩尔比值的增大,反相微乳区域明显减小,当η(曲拉通Χ-114)/η(正戊醇)=1: 2,反相微乳区域最大,微乳体系最稳定,所以本反相微乳反应体系,选择η (曲拉通Χ-114)/η (正戊醇)=1:2。
[0006]反相微乳体系中的表面活性剂常分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂。本微乳体系选择非离子表面活性剂曲拉通Χ-114作为表面活性剂,是由于非离子表面活性剂与离子型表面活性剂比较,其受体系的pH值和反应物浓度的影响较小,但非离子表面活性剂对反应温度较敏感。所以分别在温度10°C、15°C、25°C和35°C,绘制拟三元相图(图2),由图可知,随着体系温度的升高,反相微乳区域先增大,继续升高温度,反相微乳区域降低。当体系温度为15°C时,反相微乳区域最大。这可能是由于随着温度的升高,表面活性剂曲拉通X-114的亲脂基团疏水性效果减弱,有利于反相微乳的形成。而另一方面,曲拉通X-114容易与水分子形成氢键,随着温度的升高,氢键减弱,使表面活性剂的亲水性降低,难以形成稳定的反相微乳体系,所以选择15°C为本反相微乳体系的反应温度。
[0007]分别用0.10mol/L、0.15mol/L和0.25mol/L的铈锆鐯铝硝酸盐混合溶液作为水相,绘制拟三元相图(图3)。由图可知,铈锆鐯铝硝酸盐混合溶液浓度的改变对反相微乳区域的影响较小,主要是由于曲拉通X-114非离子表面活性剂为不带电荷的中性分子,对电解质不敏感。考虑到随着反应物浓度的增加,在反相微乳纳米反应器中所容纳的反应物增力口,使粒子碰撞几率增加,会引起纳米粒子粒径增大。所以选择浓度为0.lOmol/L铈锆鐯铝硝酸盐混合溶液。
[0008]根据拟三元相图,确定非离子反相微乳液制备纳米(Ce,Zr, Al, Pr)02氧化物的最佳参数,具体制备方法如下:按照Cea4Zra25Pra(]5Ala3(A化学式称取4.34g Ce (N03)3.6H20、
2.68gZr (N03)4.5H20、2.81g Al (N03)3.9H20 和 0.54g Pr (N03)3.6H20 加入去离子水溶解,配制成金属阳离子总浓度为0.lmol/L的溶液250ml备用。制备流程见图4,在15°C,磁力搅拌下,将22.5ml的环己烷、9.3ml的曲拉通X_114、5.0ml的正戊醇和22.6ml金属离子总浓度为0.lmol/L的铈锆鐯铝硝酸盐混合溶液按顺序依次缓慢加入三颈烧瓶中形成混合硝酸盐反相微乳液。同样在15°C,磁力搅拌下,将22.5ml的环己烷、9.3ml的曲拉通X-114、
5.0ml的正戊醇和6.6ml2mol/L氨水溶液按顺序依次缓慢加入三颈烧瓶中形成氨水反相微乳液。将氨水反相微乳液缓慢地加入不断搅拌的混合硝酸盐反相微乳液中,搅拌30min进行反应。将反应后的液体转移至离心管中,在4000转/分的转速离心分离,用无水乙醇洗涤3次,真空烘箱50°C干燥12h,马弗炉中500°C焙烧2h制得产物。
[0009]纳米(Ce,Zr, Al, Pr)02 氧化物的物相分析(X_ray diffract1n XRD, X 射线粉末衍射)结果(见图5)显示,衍射角2 Θ为28.73,33.36,47.67和56.62°出现衍射峰,与Ce02S方萤石结
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1