专利名称：一种铈锆固溶体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铈锆固溶体的制备方法。
背景技术：
目前用于汽车尾气处理的三效催化剂是一个多元复合型催化剂。它可将汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物同时净化。由于铈锆固溶体表现出良好的还原氧化性能和储氧性能，较高的热稳定性以及优异的低温催化性能，使得其成为新一代三效催化剂的关键材料。
由于汽车尾气的催化净化反应是在三效催化剂表面进行，这就要求催化剂具有较大的比表面积。所以大比表面积的铈锆固溶体的制备是颇具实用价值的技术。
CN193948A和CN12222127A中将硝酸氧锆(结晶体或通过向碳酸锆中加入硝酸获得)溶液与铈(IV)化合物混合，混合物在高于100℃或150℃的温度下加热，调节混合物PH值呈碱性，得到沉淀物，在900℃焙烧后比表面积是30-39m2/g，储氧量是2.0mmol/g。
CN1369460A中将含有锆与铈(III)的硝酸盐水溶液和碳酸氢氨或碳酸氨的水溶液混合，反应进行5-30分钟后，加入氨水调节混合溶液的PH值在3-6之间，得到沉淀物，在500℃焙烧后比表面积是40-45m2/g，储氧量是0.37mmol/g。
溶胶-凝胶法(分子催化，2000，1481)制得的铈锆复合氧化物，虽然简单，但铈锆复合氧化物的比表面积小，在600℃焙烧后比表面积是40.6m2/g根据文献和专利报道，铈锆固溶体的制备方法有氧化物高温焙烧法，氧化物高能球磨法，共沉淀和溶胶凝胶法等等。这几种方法制备的产物比表面积都较小，都小于50m2/g。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可制成比表面积大、储氧能力高的铈锆固溶体的制备方法。
本发明制备的铈锆固溶体，具有高比表面积和高储氧能力，制备方法特点是通过尿素水解的过程制备。
一种铈锆固溶体的制备方法，该方法制备表示式Ce1-xZrxO2，x的范围在0.15-0.85之间，具体包括以下步骤步骤1按组成表示式Ce1-xZrxO2称取化学计量比的含Ce和Zr的硝酸盐或氯化盐溶于去离子水中，制得溶液(I)；步骤2称取尿素溶于去离子水中，制得溶液(II)；步骤3将溶液(II)缓慢加入溶液(I)中，室温下进行化学反应10-60分钟；然后在100℃下保持回流状态20-50小时，此过程中有沉淀生成；步骤4冷却至室温后，静置陈化2-12小时；经过抽滤，洗涤，干燥和焙烧得到铈锆固溶体。
在制备过程中，溶液(II)的摩尔浓度是溶液(I)的2-4倍。
在制备过程中，溶液(II)的体积是溶液(I)的1-3倍。
本发明的突出特点有1)制备出的铈锆固溶体的X-射线衍射光谱图中，未出现纯氧化铈或纯氧化锆衍射峰，说明形成单一的均相固溶体。2)铈锆固溶体比表面积大，储氧能力高。3)原料廉价易得，操作简单容易。
具体实施例方式
实施例1通式为Ce0.15Zr0.85O2固溶体的制备将0.2610gCe(NO)3·6H2O，1.095gZrOCl2·8H2O和40ml去离子水制成溶液(I)，取20ml，0.4mol/l的尿素溶液(II)。将溶液(II)缓慢加入溶液(I)中，剧烈搅拌20分钟，然后在100℃下回流40小时。将溶液静置陈化4小时，经抽滤，洗涤，80℃干燥过夜，500℃焙烧后得到产品。产品为单一铈锆固溶体，比表面积是120.2m2/g，储氧量为0.67mmol/g。
实施例2通式为Ce0.25Zr0.75O2固溶体的制备将0.4343gCe(NO)3·6H2O，0.9666gZrOCl2·8H2O和40ml去离子水制成溶液(I)，取20ml，0.4mol/l的尿素溶液(II)。将溶液(II)缓慢加入溶液(I)中，剧烈搅拌20分钟，然后在100℃下回流40小时。将溶液静置陈化4小时，经抽滤，洗涤，80℃干燥过夜，500℃焙烧后得到产品。产品为单一铈锆固溶体，比表面积是118.3m2/g，储氧量为0.68mmol/g。
实施例3通式为Ce0.5Zr0.5O2固溶体的制备将0.8686gCe(NO)3·6H2O，0.6444gZrOCl2·8H2O和50ml去离子水制成溶液(I)，取30ml，0.4mol/l的尿素溶液(II)。将溶液(II)缓慢加入溶液(I)中，剧烈搅拌20分钟，然后在100℃下回流40小时。将溶液静置陈化4小时，经抽滤，洗涤，80℃干燥过夜，500℃焙烧后得到产品。产品为单一铈锆固溶体，比表面积是110.4m2/g，储氧量为0.65mmol/g。
实施例4通式为Ce0.75Zr0.25O2固溶体的制备将1.303gCe(NO)3·6H2O，0.3222gZrOCl2·8H2O和45ml去离子水制成溶液(I)，取25ml，0.4mol/l的尿素溶液(II)。将溶液(II)缓慢加入溶液(I)中，剧烈搅拌20分钟，然后在100℃下回流40小时。将溶液静置陈化4小时，经抽滤，洗涤，80℃干燥过夜，500℃焙烧后得到产品。产品为单一铈锆固溶体，比表面积是104.0m2/g，储氧量为0.64mmol/g。
实施例5通式为Ce0.85Zr0.15O2固溶体的制备将1.4767gCe(NO)3·6H2O，0.1933gZrOCl2·8H2O和45ml去离子水制成溶液(I)，取25ml，0.4mol/l的尿素溶液(II)。将溶液(II)缓慢加入溶液(I)中，剧烈搅拌20分钟，然后在100℃下回流40小时。将溶液静置陈化4小时，经抽滤，洗涤，80℃干燥过夜，500℃焙烧后得到产品。产品为单一铈锆固溶体，比表面积是104.3m2/g，储氧量为0.64mmol/g。
本发明的铈锆固溶体的储氧量是以其在氧化环境中储存氧、还原环境中释放氧的能力来评价。该测试评价脉冲氧连续氧化铈锆固溶体并消耗脉冲氧的能力。载体气体是流速为30ml/min的纯氩气。氧气脉冲用纯氧气。使用热导检测器通过色谱法来分析气体。由消耗的氧的数量可测定储氧能力。储氧能力的特征值以每克产物吸收氧的毫摩尔数来表示，在430℃下进行测量。
权利要求
1.一种铈锆固溶体的制备方法，该方法制备表示式Ce1-xZrxO2，x的范围在0.15-0.85之间，具体包括以下步骤步骤1按组成表示式Ce1-xZrxO2称取化学计量比的含Ce和Zr的硝酸盐或氯化盐溶于去离子水中，制得溶液(I)；步骤2称取尿素溶于去离子水中，制得溶液(II)；步骤3将溶液(II)缓慢加入溶液(I)中，室温下进行化学反应10-60分钟；然后在100℃下保持回流状态20-50小时，此过程中有沉淀生成；步骤4冷却至室温后，静置陈化2-12小时；经过抽滤，洗涤，干燥和焙烧得到铈锆固溶体。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于溶液(II)的摩尔浓度是溶液(I)的2-4倍。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于溶液(II)的体积是溶液(I)的1-3倍。
全文摘要
本发明涉及一种铈锆固溶体的制备方法。制备方法的特点是通过尿素水解的过程，制备的铈锆固溶体，X－射线衍射光谱图表明为单一的均相固溶体，未出现纯氧化铈或纯氧化锆的衍射峰，并且具有高比表面积和高储氧能力。
文档编号B01J37/00GK1785505SQ200410100810
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者王晓来, 许珊, 季东 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所