一种铈锆镨基复合材料及其制备方法和应用

本发明属于催化剂，具体涉及一种铈锆镨基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、催化剂催化炭烟soot颗粒物是固体催化剂与固体反应物(炭烟颗粒物)的固体-固体催化反应，催化剂与炭烟颗粒物之间的接触效率会直接影响催化剂催化净化炭烟soot颗粒物的效率。因此，改善催化剂与炭烟颗粒物的接触效率是提升催化剂催化净化炭烟颗粒物性能的有效途径。

2、工业上常采用喷雾干燥-焙烧工艺合成催化剂，上述工艺得到的催化剂由纳米颗粒堆积形成球状及不规则块状的颗粒，孔隙结构较少，催化剂与炭烟soot颗粒物的接触效率较低，导致催化剂催化净化炭烟soot颗粒物的效率下降。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种铈锆镨基复合材料及其制备方法和应用，采用本发明提供的制备方法得到的铈锆镨基复合材料能够提高和炭烟soot颗粒物的有效接触效率，进而提高铈锆镨基复合材料对炭烟soot颗粒物的净化催化效率。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种铈锆镨基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将可溶性铈盐、可溶性锆盐、可溶性镨盐、水和氧化剂混合，在碱性条件下进行共沉淀，得到前驱体浆料；

5、将所述前驱体浆料经固液分离，将得到的沉淀和水混合，得到的浆料进行一级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料；

6、或将所述前驱体浆料和结构导向剂混合后，依次进行干燥和二级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料。

7、优选的，所述可溶性铈盐包括硝酸铈、醋酸铈、碳酸铈、硝酸铈铵、醋酸铈铵和碳酸铈铵中的一种或几种；所述可溶性锆盐包括硝酸锆、醋酸锆、硝酸氧锆、碳酸锆、碳酸锆铵和碳酸锆钾中的一种或几种；所述可溶性镨盐包括硝酸镨、氢氧化镨、氯化镨、碘化镨、乙酸镨、硫酸镨、高氯酸镨、磷酸镨和碳酸镨中的一种或几种；

8、所述氧化剂包括双氧水。

9、优选的，以ce、zr和pr的摩尔量计，所述前驱体浆料中铈元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的20％～70％，锆元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的20％～60％，镨元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的5％～20％。

10、优选的，所述可溶性铈盐、可溶性锆盐和可溶性镨盐的总质量和水的质量比小于0.6；

11、所述可溶性铈盐、可溶性锆盐和可溶性镨盐的总质量和氧化剂的质量比小于28。

12、优选的，所述碱性条件的ph值为7～10；

13、所述共沉淀的温度为25～70℃。

14、优选的，所述浆料的固含量为2％～25％；

15、所述一级焙烧的温度为300～800℃，保温时间≥1.5h；所述一级焙烧在空气气氛、氧气气氛或含氧氮气氛中进行。

16、优选的，所述结构导向剂包括月桂酸、油酸、乙醇、尿素和淀粉中的一种或几种。

17、优选的，所述前驱体浆料和结构导向剂的质量比小于10；

18、所述二级焙烧的温度为300～800℃，保温时间为≥1.5h；所述二级焙烧在空气气氛、氧气气氛或含氧氮气氛中进行。

19、本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的铈锆镨基复合材料，所述铈锆镨基复合材料的粒径为25～2000nm；

20、所述铈锆镨基复合材料具有多孔结构；

21、所述铈锆镨基复合材料的平均孔径为13.7nm；平均孔体积为0.33cm3/g。

22、本发明还提供了上述技术方案所述的铈锆镨基复合材料作为净化柴油车尾气炭烟soot颗粒物的催化剂的应用。

23、本发明提供了一种铈锆镨基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将可溶性铈盐、可溶性锆盐、可溶性镨盐、水和氧化剂混合，在碱性条件下进行共沉淀，得到前驱体浆料；将所述前驱体浆料经固液分离，将得到的沉淀和水混合，得到的浆料进行一级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料；或将所述前驱体浆料和结构导向剂混合后，依次进行干燥和二级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料。本发明通过控制前驱体浆料一级焙烧过程中的沸腾焙烧状态，进而调控复合材料的孔结构，或者通过在干燥和二级焙烧过程中添加结构导向剂调控复合材料的孔结构，进而使得本发明得到的复合成材料的孔结构明显优化，具有较大的孔体积；其孔径可使炭烟soot颗粒物有效进入复合材料内孔中，进而能够提高和炭烟soot颗粒物的有效接触效率，提高铈锆镨基复合材料对炭烟soot颗粒物的净化催化效率。

技术特征：

1.一种铈锆镨基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性铈盐包括硝酸铈、醋酸铈、碳酸铈、硝酸铈铵、醋酸铈铵和碳酸铈铵中的一种或几种；所述可溶性锆盐包括硝酸锆、醋酸锆、硝酸氧锆、碳酸锆、碳酸锆铵和碳酸锆钾中的一种或几种；所述可溶性镨盐包括硝酸镨、氢氧化镨、氯化镨、碘化镨、乙酸镨、硫酸镨、高氯酸镨、磷酸镨和碳酸镨中的一种或几种；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，以ce、zr和pr的摩尔量计，所述前驱体浆料中铈元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的20％～70％，锆元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的20％～60％，镨元素摩尔量占比金属元素总摩尔量的5％～20％。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性铈盐、可溶性锆盐和可溶性镨盐的总质量和水的质量比小于0.6；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性条件的ph值为7～10；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浆料的固含量为2％～25％；

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述结构导向剂包括月桂酸、油酸、乙醇、尿素和淀粉中的一种或几种。

8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体浆料和结构导向剂的质量比小于10；

9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的铈锆镨基复合材料，其特征在于，所述铈锆镨基复合材料的粒径为25～2000nm；

10.权利要求9所述的铈锆镨基复合材料作为净化柴油车尾气炭烟soot颗粒物的催化剂的应用。

技术总结
本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种铈锆镨基复合材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种铈锆镨基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将可溶性铈盐、可溶性锆盐、可溶性镨盐、水和氧化剂混合，在碱性条件下进行共沉淀，得到前驱体浆料；将所述前驱体浆料经固液分离，将得到的沉淀和水混合，得到的浆料进行一级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料；或将所述前驱体浆料和结构导向剂混合后，依次进行干燥和二级焙烧，得到所述铈锆镨基复合材料。本发明能够提高复合材料和炭烟soot颗粒物的有效接触效率，进而提高复合材料对炭烟soot颗粒物的净化催化效率。

技术研发人员：杨铮铮,邱润,陈志,张纳,罗德周,黄雨萌
受保护的技术使用者：西华师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15