一种储氧材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及储氧材料技术领域，具体来说是涉及一种铈镧铝共生共存复合氧化物 储氧材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 储氧材料是指在外界条件影响下，具有对氧释放、吸收能力的材料。在催化材料领 域扮演者极为重要的角色。CeO 2和含Ce材料由于其独特的储氧性能，被广泛用于汽车尾气 三效催化，石油加工工业中的催化裂化和C0、CH4的氧化等。
[0003] 稀土元素铈的外层电子结构为405(^682,有+4和+3两种稳定价态，而且其标准还 原电位低，易实现+3价离子与+4价离子的相互转换，储存或释放氧。但纯〇6〇 2的热稳定 性不高且储放氧主要依赖表面进行，实际使用一段时间之后，比表面积大幅下降，使得储氧 能力大大降低。因此，近年来人们向&0 2之中掺入Zr、Ca、Y、Pr、La等离子形成固溶体以 期提高其性能。近年来，铈基共生共存两相氧化物受到一些学者的关注，这一类复合氧化物 由于物相间的强相互作用，使得二者以纳米粒子形式均匀分散、相互掺和，发生一定程度的 晶格畸变，这种结构的不完整性对氧的释放与吸附非常有利，具有较高的动态储氧量。
[0004] 公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应 当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种高储氧性能以及稳定性强的材料及其制备方法。通过 改进的柠檬酸络合法，在CeOdP La 203的固溶体体系中加入Al3+离子，获得了共生共存的三 相体系。体系间强相互作用，产生氧空位并发生晶格畸变，阻碍晶粒在高温下粒径增加的不 利影响。
[0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007] 本发明提供一种储氧材料，其特征在于：所述储氧材料通式为（Cei_x Lax) & · Aly 02_z，其中 x = 0 ?0· 16 ;y = 0 ?0· 8 ;z = 0 ?0· 063。
[0008] 作为优选，所述储氧材料通式为（Ceh LaJh -Aly 02_z，其中X = 0. 08 ;y = 0. 6 ; z = 0· 016〇
[0009] 本发明还提供了该储氧材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
[0010] (1)将已经配制好的浓度分别为3. 000mol/L、2. lOOmol/L和2. 284mol/L的 Ce (NO3) 3、A1 (NO3) 3和 La (NO 3) 3溶液按照体积比 56. 0 ?66. 7 :0 ?15. 2 :0 ?175. 1 加入反 应容器中，然后混合均匀；
[0011] ⑵向混合溶液中加入50?70g的柠檬酸，金属离子总摩尔量与柠檬酸的摩尔比 为1:0. 6,在室温下充分搅拌，静置12h，形成络合溶液；
[0012] (3)然后称取40?60g的活性炭置于500ml蒸发皿中，络合液缓慢滴入活性炭中 并搅拌，使金属柠檬酸络合物溶液均匀、饱和地吸附在活性炭表面上；
[0013] (4)将步骤（3)所得浸渍物烘干、粉碎后在IKTC中烘干，然后放入马弗炉中230°C 下热分解2h，以除去柠檬酸，最后在流动空气中的马弗炉中650°C焙烧3h，即得到（Cei_x LaJh · Aly 02_z系列样品。
[0014] 作为优选，步骤（3)中所述活性炭的比表面积为254m2/g。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0016] 1.本发明所制备得到的Ce-La-Al-O氧化物体系，是以CeO2-La 2O3固溶体与 γ -Al2O3共生共存的立方晶体结构体。这种多相共生共存复合储氧材料具有较高的储氧性 能以及较好的水热稳定性。
[0017] 2.本发明储氧材料所采用的制备方法具有成本低，过程易控制，生产设备简易，操 作简单和安全的优点。
【附图说明】
[0018] 图 1 为储氧材料（Ceh La丄.4 · Α1α602_ζ(χ = 0, 0· 04, 0· 08, 0· 12, 0· 16 ;y = 0· 6) 的XRD图谱；
[0019] 图 2 为老化后的储氧材料（Ceh Lax)a4 · Α1α602_ζ(χ = 0, 0· 04, 0· 08, 0· 12, 0· 16 ; y = 0. 6)的XRD图谱，其中"Aged"表示老化后样品；
[0020]图 3 为储氧材料（Cea92Laatl8) h · Aly 02_z (X = 0· 08 ;y = 0, 0· 3, 0· 6, 0· 8)的 XRD 图谱；
[0021] 图4为储氧材料（cei_x Lax) α4 · Α1α602_ζ和老化后的储氧材料（Ce ^ Lax)α4 ·Α1α602_ζ(X = 0, 0.04, 0.08,0· 12, 0· 16 ;y = 0.6)样品的储氧量（OSC)曲线，其中 "Aged"表示老化后样品。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保 护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0023] 实施例 1:储氣材料(Ce & Lax)0 4 · Α1α602_ζ(χ = 0, 0· 04, 0· 08, 0· 12, 0· 16 ;y = 〇. 6)的制备
[0024] 将硝酸亚铈（Ce(NO3)3 · H2O)、硝酸镧（La(NO3)3 · 6H20)、硝酸铝（Al (NO3)3 · 9H20) 分别配制成3. 000mol/L、2. 100mol/L、2. 284mol/L的水溶液，按照不同比例（X = 0, 0. 04, 0. 08, 0. 12, 0. 16 ;y = 0. 6)分别取一定体积溶液混合均匀，然后向混合溶液中加入 57. 6g柠檬酸，室温下充分搅拌，静置12h。称取50g活性炭（Cabot VXC-72)置于IOOOml 蒸发皿中，将混合溶液缓慢滴入并搅拌，使得金属柠檬酸络合物溶液均匀、饱和地吸附在炭 黑表面上。将所得浸渍物在ll〇°C烘干后粉碎，在230°C热解2h，然后置于流动空气气氛的 马弗炉中650 °C焙烧3h，得到淡黄色的Ce-La-Al共生复合氧化物。
[0025] 表 1 储氧材料（Ceh Lax)a4 ·Α1α602_ζ(χ = 0, 0· 04, 0· 08, 0· 12, 0· 16 ;y = 0· 6)的 制备条件
[0026]
【主权项】
1. 一种储氧材料，其特征在于：所述储氧材料通式为（Ce hLaJh · Aly02_z，其中X = O ?0. 16 ;y = O ?0. 8 ;z = O ?0. 063。
2. -种储氧材料，其特征在于：所述储氧材料通式为（Ce ^ LaJh · Aly02_z，其中X = 0. 08 ;y = 0. 6 ;z = 0. 016。
3. -种如权利要求1或2所述储氧材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤 如下： (1) 将已经配制好的浓度分别为 3. 000mol/L、2. lOOmol/L 和 2. 284mol/L 的 Ce(N03)3、 Al (NO3) 3和La (NO 3) 3溶液按照体积比56. 0?66. 7 :0?15. 2 :0?175. 1加入反应容器中， 然后混合均匀； (2) 向混合溶液中加入50?70g的柠檬酸，金属离子总摩尔量与柠檬酸的摩尔比为 1:0. 6,在室温下充分搅拌，静置12h，形成络合溶液； (3) 然后称取40?60g的活性炭置于500ml蒸发皿中，络合液缓慢滴入活性炭中并搅 拌，使金属柠檬酸络合物溶液均匀、饱和地吸附在活性炭表面上； (4) 将步骤（3)所得浸渍物烘干、粉碎后在IKTC中烘干，然后放入马弗炉中230°C 下热分解2h，以除去柠檬酸，最后在流动空气中的马弗炉中650°C焙烧3h，即得到 (Ce1-J iLax) i_y · Aly02_z系列样品。
4. 如权利要求3所述制备方法，其特征在于：步骤（3)中所述活性炭的比表面积为 254m2/g〇
【专利摘要】本发明公开了一种储氧材料及其制备方法。一种储氧材料，其特征在于：所述储氧材料通式为(Ce1-x Lax)1-y·Aly O2-z，其中x＝0～0.16；y＝0～0.8；z＝0～0.063。本发明的储氧材料具有较高的储氧性能以及较好的水热稳定性。此外，本发明还提供了该储氧材料的制备方法，所述制备方法具有成本低，过程易控制，生产设备简易，操作简单和安全的优点。
【IPC分类】B01J23-10
【公开号】CN104607173
【申请号】CN201510025415
【发明人】李斌, 王亮, 董丽辉, 黄美娜
【申请人】广西大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月19日