一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料的制备方法

文档序号:10711790阅读:491来源:国知局
一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料的制备方法,属于储氧材料制备技术领域。本发明称取硅酸钠与水,滴加盐酸溶液,超声分散得分散液,与硝酸镁溶液、硝酸铝溶液、丙酮、乙酰丙酮铈,在氨水滴定作用下,使其负载于分散液中的原硅酸沉淀物表面,过滤得原硅酸沉淀,脱水后,在氮气保护下煅烧,再经乙醇、氢氧化钠溶液、去离子水洗涤,过滤得滤渣进行活化制得掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料。本发明的有益效果是:本发明制备步骤简单,有效提高了其比表面积,储氧能力提高了22~26%;所得产品具有空间立体结构,在1123K以上,无烧结现象发生,储氧能力和比表面积无变化。
【专利说明】
一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料的制备方法,属于储氧材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]储氧材料,粉末,据所含元素的不同显不同的颜色,主要为黄色、棕色等;是以氧化铈为主的稀土元素、碱土金属元素或者过渡金属元素组成的二元或多元复合氧化物。第一代铈基储氧材料的组成为纯CeO2,其主要特点是储氧性能依赖于比表面积,热稳定性差,高于850°C老化后比表面积迅速下降,从而失去储氧性能;第二代铈基储氧材料的组成为CeO2-ZrO2,其特点是储氧材料的表面和体相都可储氧,因此储氧性能不仅依赖于材料比表面积,但在高温下织构热稳定性差,比表面积迅速下降,从而影响储/放氧性能的发挥;第三代铈基储氧材料还处在发展阶段,其中研究焦点主要集中在低价离子如Y3+、La3+、Al3+等掺杂CeO2-ZrO2固溶体,目的是在体相中增加氧离子缺陷,以改进Ce02_Zr02固溶体的结构、织构和储氧性能。但在1123K以上,CeO2容易发生烧结,失去多孔结构,从而使储氧能力和比表面积降低。

【发明内容】

[0003]本发明所要解决的技术问题:针对储氧材料在1123K以上,CeO2容易发生烧结,失去多孔结构,从而使储氧能力和比表面积降低的弊端,提供了一种称取硅酸钠与水,滴加盐酸溶液,超声分散得分散液,与硝酸镁溶液、硝酸铝溶液、丙酮、乙酰丙酮铈,在氨水滴定作用下,使其负载于分散液中的原硅酸沉淀物表面,过滤得原硅酸沉淀,脱水后,在氮气保护下煅烧,再经乙醇、氢氧化钠溶液、去离子水洗涤,过滤得滤渣进行活化制得掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料的方法。本发明制备步骤简单,所得产品具有空间立体结构,储氧能力尚O
[0004]为解决上述技术问题,本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)称取150?200g硅酸钠,将其放入容器中,同时向容器中加入550?650mL水,控制温度为37?39°C,在300r/min下搅拌I?2h,边搅拌边以2?3滴/s速率向其中滴加20?25mL质量分数为30%盐酸溶液,搅拌完成后,将装有混合溶液的容器移入超声分散器中,进行超声分散处理2?3h,得分散液;
(2)分别向上述所得的分散液中加入15?25mL质量浓度为1.5mol/L硝酸镁溶液和15?20mL质量浓度为1.2mol/L硝酸铝溶液,在260r/min下搅拌混合均匀后,向其中滴加10?12mL丙酮,并进行超声分散处理I?2h,随后再向其中加入10?15g乙酰丙酮铺混合后,于摇床中,振荡处理2?3h;
(3)待振荡处理后,以2?3滴/s速率向所得的振荡物中滴加10?15mL质量分数为17%氨水,调节pH至9.0?10.0,静置2?3h后,离心分离得下层沉淀,将所得的下层沉淀放入105?110°C烘箱中烘干,随后将烘干物放入高温煅烧炉中,同时向其中通入氮气,控制氮气通入速率为20?22mL/min,通入时间为10?15min,再控制高温煅烧炉温度为800?900°C,煅烧4?6h;
(4)待煅烧完后,将煅烧物用乙醇超声洗涤2?3min,并用2.0mol/L氢氧化钠溶液洗涤2?3min,洗涤后,再用去离子水洗涤2?3min,随后过滤得过滤物,将过滤物放入50?60 °C真空干燥箱中干燥2?3h;
(5)待干燥后,将干燥物放入活化箱中,控制活化箱温度为800?9000C,活化3?5h,活化后,将活化物置于碾磨机中,控制碾磨机压力为8?lOMPa,碾磨30?40min,即制得一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料。
[0005]本发明的原理:通过在硅酸钠中滴加盐酸溶液,经超声分散得分散液,再引入硝酸镁溶液、硝酸铝溶液,以提高材料的耐高温性,再在氨水滴定作用下,使其负载于分散液中的原硅酸沉淀物表面,原硅酸沉淀经脱水后,在氮气保护下煅烧,再经乙醇、氢氧化钠溶液、去离子水洗涤,过滤得滤渣进行活化,使得材料具有多孔空间立体结构,有效提高了材料的储氧能力和比表面积。
[0006]本发明制得的一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料在1000?1200°C时,储氧量为451.6?512.3ymol/g,孔容量为0.29?0.41mL/g,比表面积为65.4?84.2m2/g。
[0007]本发明与其他方法相比,有益技术效果是:
(1)本发明制备步骤简单,有效提尚了其比表面积,储氧能力提尚了22?26%;
(2)所得产品具有空间立体结构,在1123K以上,无烧结现象发生,储氧能力和比表面积无变化。
【具体实施方式】
[0008]首先称取150?200g硅酸钠,将其放入容器中,同时向容器中加入550?650mL水,控制温度为37?39°C,在300r/min下搅拌I?2h,边搅拌边以2?3滴/s速率向其中滴加20?25mL质量分数为30%盐酸溶液,搅拌完成后,将装有混合溶液的容器移入超声分散器中,进行超声分散处理2?3h,得分散液;然后分别向上述所得的分散液中加入15?25mL质量浓度为1.5mol/L硝酸镁溶液和15?20mL质量浓度为1.2mol/L硝酸铝溶液,在260r/min下搅拌混合均匀后,向其中滴加10?12mL丙酮,并进行超声分散处理I?2h,随后再向其中加入10?15g乙酰丙酮铈混合后,于摇床中,振荡处理2?3h;待振荡处理后,以2?3滴/s速率向所得的振荡物中滴加1?15mL质量分数为17%氨水,调节pH至9.0?1.0,静置2?3h后,离心分离得下层沉淀,将所得的下层沉淀放入105?110Γ烘箱中烘干,随后将烘干物放入高温煅烧炉中,同时向其中通入氮气,控制氮气通入速率为20?22mL/min,通入时间为10?15min,再控制高温煅烧炉温度为800?9000C,煅烧4?6h;再待煅烧完后,将煅烧物用乙醇超声洗涤2?3min,并用2.011101凡氢氧化钠溶液洗涤2?31]1;[11,洗涤后,再用去离子水洗涤2?31]1;[11,随后过滤得过滤物,将过滤物放入50?60 °C真空干燥箱中干燥2?3h;最后待干燥后,将干燥物放入活化箱中,控制活化箱温度为800?900°C,活化3?5h,活化后,将活化物置于碾磨机中,控制碾磨机压力为8?1MPa,碾磨30?40min,即制得一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料。
[0009]实例I
首先称取150g硅酸钠,将其放入容器中,同时向容器中加入550mL水,控制温度为37 °C,在300r/min下搅拌lh,边搅拌边以2滴/s速率向其中滴加20mL质量分数为30%盐酸溶液,搅拌完成后,将装有混合溶液的容器移入超声分散器中,进行超声分散处理2h,得分散液;然后分别向上述所得的分散液中加入15mL质量浓度为1.5mo 1/L硝酸镁溶液和15mL质量浓度为1.2mol/L硝酸招溶液,在260r/min下搅拌混合均勾后,向其中滴加1mL丙酮,并进行超声分散处理lh,随后再向其中加入1g乙酰丙酮铈混合后,于摇床中,振荡处理2h;待振荡处理后,以2滴/s速率向所得的振荡物中滴加1mL质量分数为17%氨水,调节pH至9.0,静置2h后,离心分离得下层沉淀,将所得的下层沉淀放入105°C烘箱中烘干,随后将烘干物放入高温煅烧炉中,同时向其中通入氮气,控制氮气通入速率为20mL/min,通入时间为1min,再控制高温煅烧炉温度为800°C,煅烧4h;再待煅烧完后,将煅烧物用乙醇超声洗涤2min,并用
2.0mol/L氢氧化钠溶液洗涤2min,洗涤后,再用去离子水洗涤2min,随后过滤得过滤物,将过滤物放入50°C真空干燥箱中干燥2h;最后待干燥后,将干燥物放入活化箱中,控制活化箱温度为800°C,活化3h,活化后,将活化物置于碾磨机中,控制碾磨机压力为8MPa,碾磨30min,即制得一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料。本发明制备步骤简单,有效提高了其比表面积,储氧能力提高了 22%;所得产品具有空间立体结构,在1130K,无烧结现象发生,储氧能力和比表面积无变化;制得的一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料在10000C时,储氧量为451.6ymol/g,孔容量为0.29mL/g,比表面积为65.4m2/g。
[0010]实例2
首先称取175g硅酸钠,将其放入容器中,同时向容器中加入600mL水,控制温度为38°C,在300r/min下搅拌2h,边搅拌边以3滴/s速率向其中滴加23mL质量分数为30%盐酸溶液,搅拌完成后,将装有混合溶液的容器移入超声分散器中,进行超声分散处理3h,得分散液;然后分别向上述所得的分散液中加入20mL质量浓度为1.5mol/L硝酸镁溶液和18mL质量浓度为1.211101凡硝酸招溶液,在2601'/111;[11下搅拌混合均勾后,向其中滴加111111^丙酮,并进行超声分散处理2h,随后再向其中加入13g乙酰丙酮铈混合后,于摇床中,振荡处理3h;待振荡处理后,以3滴/s速率向所得的振荡物中滴加13mL质量分数为17%氨水,调节pH至9.5,静置3h后,离心分离得下层沉淀,将所得的下层沉淀放入108°C烘箱中烘干,随后将烘干物放入高温煅烧炉中,同时向其中通入氮气,控制氮气通入速率为2ImL/min,通入时间为13min,再控制高温煅烧炉温度为850°C,煅烧5h;再待煅烧完后,将煅烧物用乙醇超声洗涤3min,并用
2.0mol/L氢氧化钠溶液洗涤3min,洗涤后,再用去离子水洗涤3min,随后过滤得过滤物,将过滤物放入55°C真空干燥箱中干燥3h;最后待干燥后,将干燥物放入活化箱中,控制活化箱温度为850°C,活化4h,活化后,将活化物置于碾磨机中,控制碾磨机压力为9MPa,碾磨35min,即制得一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料。本发明制备步骤简单,有效提高了其比表面积,储氧能力提高了 24%;所得产品具有空间立体结构,在1181K上,无烧结现象发生,储氧能力和比表面积无变化;制得的一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料在1100 °C时,储氧量为484.9ymol/g,孔容量为0.35mL/g,比表面积为74.8m2/g。
[0011]实例3
首先称取200g硅酸钠,将其放入容器中,同时向容器中加入650mL水,控制温度为39 °C,在300r/min下搅拌2h,边搅拌边以3滴/s速率向其中滴加25mL质量分数为30%盐酸溶液,搅拌完成后,将装有混合溶液的容器移入超声分散器中,进行超声分散处理3h,得分散液;然后分别向上述所得的分散液中加入25mL质量浓度为1.5mol/L硝酸镁溶液和20mL质量浓度为1.2mol/L硝酸铝溶液,在260r/min下搅拌混合均匀后,向其中滴加12mL丙酮,并进行超声分散处理2h,随后再向其中加入15g乙酰丙酮铈混合后,于摇床中,振荡处理3h;待振荡处理后,以3滴/s速率向所得的振荡物中滴加15mL质量分数为17%氨水,调节pH至10.0,静置3h后,离心分离得下层沉淀,将所得的下层沉淀放入110°C烘箱中烘干,随后将烘干物放入高温煅烧炉中,同时向其中通入氮气,控制氮气通入速率为22mL/min,通入时间为15min,再控制高温煅烧炉温度为900 V,煅烧6h;再待煅烧完后,将煅烧物用乙醇超声洗涤3min,并用
2.0mol/L氢氧化钠溶液洗涤3min,洗涤后,再用去离子水洗涤3min,随后过滤得过滤物,将过滤物放入60°C真空干燥箱中干燥3h;最后待干燥后,将干燥物放入活化箱中,控制活化箱温度为900°C,活化5h,活化后,将活化物置于碾磨机中,控制碾磨机压力为lOMPa,碾磨40min,即制得一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料。本发明制备步骤简单,有效提高了其比表面积,储氧能力提高了 26%;所得产品具有空间立体结构,在1213K,无烧结现象发生,储氧能力和比表面积无变化;制得的一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料在12000C时,储氧量为512.3ymol/g,孔容量为0.41mL/g,比表面积为84.2m2/g。
【主权项】
1.一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料的制备方法,其特征在于具体制备步骤为: (1)称取150?200g硅酸钠,将其放入容器中,同时向容器中加入550?650mL水,控制温度为37?39°C,在300r/min下搅拌I?2h,边搅拌边以2?3滴/s速率向其中滴加20?25mL质量分数为30%盐酸溶液,搅拌完成后,将装有混合溶液的容器移入超声分散器中,进行超声分散处理2?3h,得分散液; (2)分别向上述所得的分散液中加入15?25mL质量浓度为1.5mo 1/L硝酸镁溶液和15?20mL质量浓度为1.2mol/L硝酸铝溶液,在260r/min下搅拌混合均匀后,向其中滴加10?12mL丙酮,并进行超声分散处理I?2h,随后再向其中加入10?15g乙酰丙酮铺混合后,于摇床中,振荡处理2?3h; (3)待振荡处理后,以2?3滴/s速率向所得的振荡物中滴加10?15mL质量分数为17%氨水,调节pH至9.0?10.0,静置2?3h后,离心分离得下层沉淀,将所得的下层沉淀放入105?110°C烘箱中烘干,随后将烘干物放入高温煅烧炉中,同时向其中通入氮气,控制氮气通入速率为20?22mL/min,通入时间为10?15min,再控制高温煅烧炉温度为800?900°C,煅烧4?6h; (4)待煅烧完后,将煅烧物用乙醇超声洗涤2?3min,并用2.0mo 1/L氢氧化钠溶液洗涤2?3min,洗涤后,再用去离子水洗涤2?3min,随后过滤得过滤物,将过滤物放入50?60 °C真空干燥箱中干燥2?3h; (5)待干燥后,将干燥物放入活化箱中,控制活化箱温度为800?900°C,活化3?5h,活化后,将活化物置于碾磨机中,控制碾磨机压力为8?lOMPa,碾磨30?40min,即制得一种掺杂镁、铝介孔空心微球铈基储氧材料。
【文档编号】C01F17/00GK106082299SQ201610484370
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】郭舒洋, 盛海丰
【申请人】郭舒洋
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