本发明属于纳米材料制备领域，具体涉及一种用于尾气净化的掺杂氧化铝纳米粉体及其制备方法。
背景技术：
由于纳米氧化铝的结构特殊，拥有一些独特的性能比如高强度和多孔性、硬度高、韧性及高耐火性等，而被广泛用于涂料添加剂、各种催化剂、特效阻燃剂、研磨剂等。因此氧化铝的制备方法及工艺和应用领域被讨论研究的极为广泛。
γ-al2o3纳米粉体是一种新型的无机功能材料，吸附性强，性能优异，大量用于催化、橡胶、涂料、电阻元器件等重要的工业领域，因此获得了纳米粉体产业界的青睐。
随着各国对环境保护的日益重视，汽车、摩托车、化工塔等尾气必须经过净化处理达标才能排放。现有的尾气催化剂负载材料在温度高于600℃时，其多孔骨架结构容易破坏，丧失高比表面特性。
技术实现要素：
本发明提供一种用于尾气净化的掺杂氧化铝纳米粉体及其制备方法，该粉体能改善现有尾气净化材料的缺陷，具有高储氧和耐高温的性能，有效减少稀土氧化物用量，提高净化效能，以及其制备工艺简单，性价比高的特点。
本发明的技术方案如下：
一种用于尾气净化的掺杂氧化铝纳米粉体，由γ-al2o3纳米粉体、氧化铈和氧化镧组成，γ-al2o3纳米粉体、氧化铈和氧化镧的质量份数比为100～115：1～5：1～5。
所述的用于尾气净化的掺杂氧化铝纳米粉体，其优选方案为，γ-al2o3纳米粉体、氧化铈和氧化镧的质量份数比为100：2：2。
所述的用于尾气净化的掺杂氧化铝纳米粉体，其粒径为5～50nm。
上述的用于尾气净化的掺杂氧化铝纳米粉体的制备方法，所用原料为九水合硝酸铝、六水合硝酸铈、六水合硝酸镧、尿素、聚丙酸钠、去离子水和无水乙醇，九水合硝酸铝、六水合硝酸铈、六水合硝酸镧、尿素、聚丙酸钠、水和无水乙醇加入量的质量份数为：九水合硝酸铝115～135份，六水合硝酸铈0.2～3份，六水合硝酸镧0.2～3份、尿素25～35份，聚丙酸钠10～15份，水300～400份，无水乙醇150～200份。
所述的制备方法，包括如下步骤：
1)按原料比例取九水合硝酸铝、六水合硝酸铈、六水合硝酸镧、尿素、聚丙酸钠、去离子水和无水乙醇，将其混合搅拌均匀后，在反应温度50～85℃条件下反应2～5小时，获得乳白色的前驱体悬浮液；
2)将前驱体悬浮液过滤清洗干净，得到滤饼，在-15℃～-5℃冷冻干燥；
3)将所述滤饼在刚玉球磨罐球磨后，在马弗炉中采用10℃/min的升温速度升温到150℃，然后保温30～90min，随后以3℃/min的升温速度升温到900～1000℃，保温2～5小时后，随炉冷却，得到掺杂氧化铝纳米粉体。
所述的制备方法，其优选方案为，所述前驱体悬浮液采用减压抽滤的方式进行过滤，抽滤同时加入去离子水，清洗过滤4-6次。
所述的制备方法，所述硝酸铝由溶于水的其它铝盐代替或由多种可溶于水的铝盐混合代替；所述硝酸铈由可溶于水的其它铈盐代替或由多种可溶于水的铈盐混合代替；所述硝酸镧由可溶于水的其它铈盐代替或由多种可溶于水的镧盐混合代替。
本发明的有益效果为：
1、本发明的掺杂氧化铝纳米粉体，通过掺杂氧化铈和氧化镧后，具有很好的催化活性，能够对汽车、摩托车、化工精馏塔的尾气进行净化。
2、本发明在保持其它工艺条件不变时，通过改变可溶于水的铝盐、铈盐或镧盐种类可制备出不同形貌的γ-al2o3纳米粉体。
3、掺入氧化铈和氧化镧的掺杂γ-al2o3纳米粉体的热稳定性高，可以耐-10～900℃的热循环冲击。
4、由于本发明的掺杂γ-al2o3纳米粉体中掺杂的氧化铈和氧化镧的量很小，用常规的混粉方法很难将三者混合均匀；本发明的通过湿法的溶液沉淀法将三者共同沉淀，不仅混合均匀而且粉体粒度细小。
5、本发明的掺杂氧化铝是以γ-al2o3纳米粉体为多孔骨架，氧化铈和氧化镧为储氧材料，能够达到耐高温、减少稀土氧化用量、提高尾气净化效能的性能；其制备方法具有工艺简单、降低能耗、性价比高的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例子所限制。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所做的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
以下实施例中的原料均为市购。
实施例1
将各原料按照质量份数：九水合硝酸铝115份，六水合硝酸铈0.2份，六水合硝酸镧0.2份、尿素25份，聚丙酸钠10份，水300份，无水乙醇150份的比例混合搅拌均匀后，采用溶液沉淀法，在反应温度50℃条件下反应时间为2小时，获得乳白色的前驱体悬浮液；
将前驱体悬浮液过滤清洗干净后，得到滤饼，然后将滤饼在-15℃条件下冷冻干燥、在刚玉球磨罐中球磨后，在马弗炉中以10℃/min的升温速度升温到150℃，然后保温60min，随后以3℃/min的升温速度升温到900℃，保温2小时后随炉空冷，得到尾气催化效率高、热稳定性好的掺杂氧化铝纳米粉体。
制备的掺杂氧化铝纳米粉体中，γ-al2o3纳米粉体、氧化铈和氧化镧的质量比为100份：1份：1份，粉体的粒径为5～20nm。
掺入氧化铈和氧化镧的掺杂氧化铝纳米粉体在模拟汽车尾气850℃时的催化效率如表1所示：
表1
实施例2
将各原料按照质量分数：九水合硝酸铝115份，六水合硝酸铈0.2份，六水合硝酸镧0.2份、尿素25份，聚丙酸钠10份，水300份，无水乙醇150份的比例混合搅拌均匀后，采用溶液沉淀法，在反应温度65℃条件下反应时间为3小时，获得乳白色的前驱体悬浮液；
将前驱体悬浮液过滤清洗干净后，得到滤饼，然后将滤饼在-15℃条件下冷冻干燥、在刚玉球磨罐中球磨后，在马弗炉中以10℃/min的升温速度升温到150℃，然后保温60min，随后以3℃/min的升温速度升温到900℃，保温2小时后随炉空冷，得到尾气催化效率高、热稳定性好的掺杂氧化铝纳米粉体。
制备的掺杂氧化铝纳米粉体中，γ-al2o3纳米粉体、氧化铈和氧化镧的质量比为100份：1份：1份，粉体的粒径为7～22nm。
掺入氧化铈和氧化镧的掺杂氧化铝纳米粉体在模拟汽车尾气900℃时的催化效率如表2所示：
表2
实施例3
将各原料按照质量分数：九水合硝酸铝125份，六水合硝酸铈0.5份，六水合硝酸镧0.5份、尿素25份，聚丙酸钠10份，水300份，无水乙醇150份的比例混合搅拌均匀后，采用溶液沉淀法，在反应温度65℃条件下反应时间为3小时，获得乳白色的前驱体悬浮液；
将前驱体悬浮液过滤清洗干净后，得到滤饼，然后将滤饼在-15℃条件下冷冻干燥、在刚玉球磨罐中球磨后，在马弗炉中以10℃/min的升温速度升温到150℃，然后保温60min，随后以3℃/min的升温速度升温到900℃，保温3小时后随炉空冷，得到尾气催化效率高、热稳定性好的掺杂氧化铝纳米粉体。
制备的掺杂氧化铝纳米粉体中，γ-al2o3纳米粉体、氧化铈和氧化镧的质量比为100份：1.2份：1.2份，粉体的粒径为5～25nm。
实施例4
将各原料按照质量分数：九水合硝酸铝125份，六水合硝酸铈0.5份，六水合硝酸镧0.5份、尿素25份，聚丙酸钠10份，水400份，无水乙醇200份的比例混合搅拌均匀后，采用溶液沉淀法，在反应温度55℃条件下反应时间为3小时，获得乳白色的前驱体悬浮液；
将前驱体悬浮液过滤清洗干净后，得到滤饼，然后将滤饼在-10℃条件下冷冻干燥、在刚玉球磨罐中球磨后，在马弗炉中以10℃/min的升温速度升温到150℃，然后保温60min，随后以3℃/min的升温速度升温到900℃，保温3小时后随炉空冷，得到尾气催化效率高、热稳定性好的掺杂氧化铝纳米粉体。
制备的掺杂氧化铝纳米粉体中，γ-al2o3纳米粉体、氧化铈和氧化镧的质量比为100份：1.1份：1.1份，粉体的粒径为5～21nm。
实施例5
将各原料按照质量分数：九水合硝酸铝125份，六水合硝酸铈0.5份，六水合硝酸镧0.5份、尿素32份，聚丙酸钠10份，水400份，无水乙醇200份的比例混合搅拌均匀后，采用溶液沉淀法，在反应温度55℃条件下反应时间为3小时，获得乳白色的前驱体悬浮液；
将前驱体悬浮液过滤清洗干净后，得到滤饼，然后将滤饼在-10℃条件下冷冻干燥、在刚玉球磨罐中球磨后，在马弗炉中以10℃/min的升温速度升温到150℃，然后保温60min，随后以3℃/min的升温速度升温到900℃，保温3小时后随炉空冷，得到尾气催化效率高、热稳定性好的掺杂氧化铝纳米粉体。
制备的掺杂氧化铝纳米粉体中，γ-al2o3纳米粉体、氧化铈和氧化镧的质量比为100份：1.1份：1.1份，粉体的粒径为5～21nm。