【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬氧化物，具體涉及一種高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法。
技術介紹
1、三效催化劑，簡稱twc，其主要活性成分為鉑（pt）、銠（rh）和鈀（pd）等貴金屬，傳統上三效催化劑是通過將貴金屬涂覆于多孔陶瓷等載體上制成，其能同時處理一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物等多種污染物，常用于汽車尾氣凈化。三效催化劑分別處理一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物的處理效率-空燃比的關系曲線并不完全重合，而是存在一個較窄的空燃比范圍，稱工作窗口，只有在此工作窗口內，才能兼顧一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物的處理情況；然而由于發動機使用工況的復雜性，排出的汽車尾氣會在富氧和貧氧狀態下非規律性波動，導致發動機空燃比一般難以穩定在工作窗口內，目前一般需在三效催化劑上負載鋯鈰固溶體，鈰鋯固溶體內存在ce3+/ce4+離子對，通過ce3+的氧化過程，在富氧時儲存氧氣；以及?ce4+的還原過程，在貧氧時釋放氧離子，形成對氧濃度變化的緩沖，提高三效催化劑對于多種污染物的處理效率；而鈰鋯固溶體的氧儲存容量（osc），直接影響了汽車尾氣的處理能力。
2、目前工業上常用共沉淀法制備鈰鋯固溶體，共沉淀法是通過沉淀劑作用使鈰、鋯離子共沉淀，得到前驅體沉淀，再經過洗滌、干燥和焙燒等步驟得到鈰鋯固溶體；其操作簡捷，成本低廉，易于大規模推廣，因而受到工業界青睞。另外溶膠凝膠法和表面活性劑模板法等方法也是制備鈰鋯固溶體的常用方法。
3、中國專利cn117878265a公開一種鈰鋯基固溶體前驅體的制備方法，是將鈰源和鋯源分散于無水有機溶劑中，攪拌并充分溶解；
4、上述兩個專利將檸檬酸作為絡合劑；檸檬酸作為目前常用的絡合劑，絡合作用易受到ph環境、溫度、溶劑環境的影響，導致絡合不充分；另外檸檬酸在高溫焙燒階段會分解產生氣體，這些氣體外溢時會對鈰鋯固溶體表面結構造成孔隙、裂紋等損傷，加劇高溫燒結現象，影響鋯鈰固溶體的氧儲存容量。隨著環保標準日益嚴格，這種使用檸檬酸絡合劑制得的鈰鋯固溶體難以滿足市場需要。
5、中國專利cn101940921a公開一種雙層結構儲氧材料的制備方法，包括以下步驟：（1）取硝酸鑭溶液、硝酸鈰溶液、硝酸釔及硝酸鋯溶液，置入容器內加入氨水進行沉淀得到沉淀物；（2）在步驟（1）的沉淀物中加入氧化鈰質量的工業雙氧水，得到鈰鋯前驅化合物rexceyzr1-x-y(oh)2；（3）將rexceyzr1-x-y(oh)2與γ-al2o3質量比1:1混合、攪拌均勻得到混合物；（4）將步驟（3）中的混合物灼燒，使鈰鋯前驅化合物rexceyzr1-x-y(oh)2分解為rexceyzr1-x-yo2，進行氣流粉碎獲得雙層結構的粉體儲氧材料。中國專利cn118416881a公開一種鈰鋯固溶體粉末的制備方法，是將硝酸鈰與硝酸鋯混合后加入氨水溶液中進行反應，反應后取沉淀分散到含有造孔劑的溶劑中，離心后烘干、球磨，得到鈰鋯固溶體粉末。
6、上述兩個專利將氨水作為沉淀劑；由于氨水在水溶液中能自然電離出oh-，而oh-能與ce3+、zr4+等金屬離子迅速反應生成沉淀，加入時難以保證均勻性，會使局部濃度過高而難以控制鈰鋯固溶體的粒徑大小；先期沉淀的納米顆粒會作為晶核，由于能勢差作用，后沉淀的納米顆粒會在晶核周圍發生團聚，影響鈰鋯固溶體的分散性。大粒徑和較差的分散性會影響鈰鋯固溶體的比表面積，從而影響鋯鈰固溶體的氧儲存容量；隨著環保標準日益嚴格，這種使用氨水沉淀劑制得的鈰鋯固溶體難以滿足市場需要。
7、現有技術存在的不足會影響鈰鋯固溶體的比表面積，又由于比表面積是影響氧儲存容量的最重要因素之一，隨著目前對于三效催化劑的催化效率的要求日益增長，如何對現有技術中絡合劑和沉淀劑存在的問題進行改進，從而有效控制鈰鋯固溶體的粒徑大小、得到窄分布粒徑的鈰鋯固溶體以及賦予鈰鋯固溶體較好的抗高溫燒結性能，進而使鈰鋯固溶體具備更大的比表面積，是進一步提高鈰鋯固溶體氧儲存容量的關鍵點。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，通過選用新的沉淀劑和分散劑，改善目前鈰鋯固溶體制備方法中存在的鈰鋯固溶體儲氧能力不足的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術采取的技術方案是：
3、本專利技術所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法：將鋯鹽、鈰鹽和摻雜金屬鹽加入到水中攪拌保溫，制得鹽溶液；向鹽溶液中依次加入分散劑、沉淀劑混勻，經沉淀制得懸濁液；懸濁液依次經陳化、固液分離，將得到的沉淀物洗滌和焙燒，制得高儲氧鈰鋯固溶體；其中懸濁液中含有固相的固溶體前驅體。
4、其中：
5、所述的鋯鹽為硝酸鋯或硝酸氧鋯，鈰鹽為硝酸鈰或硝酸鈰銨，摻雜金屬鹽為硝酸釔、硝酸鐠、硝酸鑭、硝酸釹、硝酸鐵、硝酸鍶、硝酸鋁或硝酸鋇中的一種或多種。
6、所述的鋯占20~70%，鈰占20~70%，摻雜金屬占5~15%，以鋯、鈰和摻雜金屬的總質量為100%計。
7、所述的鋯鹽、鈰鹽和摻雜金屬鹽的總量與水的加入量之比為10:（4.2~5.0），其中鋯、鈰鹽和摻雜金屬鹽的總量的計量單位為mol，水的計量單位為l；保溫溫度為55~60℃，保溫時間為40~60min。
8、所述的分散劑為聚環氧琥珀酸鈉和月桂酸，聚環氧琥珀酸鈉和月桂酸質量比為1:（1~2）；沉淀劑為硫脲；鋯、鈰和摻雜金屬的總量以及分散劑、沉淀劑的加入量之比為1:（46~58）:（4.3~4.6），鋯、鈰和摻雜金屬的總量和沉淀劑的計量單位為mol，分散劑的計量單位為g。
9、所述的沉淀溫度為60~70℃，沉淀時間為90~120min。
10、所述的陳化溫度為50~70℃，陳化時間為1~2h，陳化過程中ph為9.0~10.0。利用水進行洗滌。
11、所述的沉淀物洗滌后的電導率≤40ms/cm。
12、所述的焙燒溫度為650~1000℃，焙燒時間為5~7h。
13、本專利技術的有益效果如下：
14、本專利技術加入聚環氧琥珀酸鈉、月桂酸和沉淀劑硫脲，利用三者的協同效果：
15、（1）一方面聚環氧琥珀酸鈉中的部分-coona在水中發生水解反應，生成羧基和氫氧根，為硫脲水解提供堿性環境，降低硫脲水解溫度，較低溫度下反應時，可以防止硫脲進一步分解產生副產物，影響沉淀效率；另一方面經實驗發現，在達到硫脲堿性水解溫度（60~70℃）時，此時聚環氧琥珀酸鈉的鰲合力與分散力同時也達到較為平衡的狀態，該溫度下聚環氧琥珀酸鈉分子鏈運動平穩，較舒展，一方面主要通本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，將鋯鹽、鈰鹽和摻雜金屬鹽加入到水中攪拌保溫，制得鹽溶液；向鹽溶液中依次加入分散劑、沉淀劑混勻，經沉淀制得懸濁液；懸濁液依次經陳化、固液分離，將得到的沉淀物洗滌和焙燒，制得高儲氧鈰鋯固溶體。
2.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，鋯鹽為硝酸鋯或硝酸氧鋯，鈰鹽為硝酸鈰或硝酸鈰銨，摻雜金屬鹽為硝酸釔、硝酸鐠、硝酸鑭、硝酸釹、硝酸鐵、硝酸鍶、硝酸鋁或硝酸鋇中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，鋯占20~70%，鈰占20~70%，摻雜金屬占5~15%，以鋯、鈰和摻雜金屬的總質量為100%計。
4.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，鋯、鈰和摻雜金屬的總量與水的加入量之比為10:（4.2~5.0），其中鋯、鈰和摻雜金屬的計量單位為mol，水的計量單位為L；保溫溫度為55~60℃，保溫時間為40~60min。
5.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，分散劑為聚環氧琥珀酸鈉和月桂酸，聚
6.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，沉淀溫度為60~70℃，沉淀時間為90~120min。
7.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，陳化溫度為50~70℃，陳化時間為1~2h，陳化過程中pH為9.0~10.0。
8.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，利用水進行洗滌。
9.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，沉淀物洗滌后的電導率≤40mS/cm。
10.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，焙燒溫度為650~1000℃，焙燒時間為5~7h。
...【技術特征摘要】
1.一種高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，將鋯鹽、鈰鹽和摻雜金屬鹽加入到水中攪拌保溫，制得鹽溶液；向鹽溶液中依次加入分散劑、沉淀劑混勻，經沉淀制得懸濁液；懸濁液依次經陳化、固液分離，將得到的沉淀物洗滌和焙燒，制得高儲氧鈰鋯固溶體。
2.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，鋯鹽為硝酸鋯或硝酸氧鋯，鈰鹽為硝酸鈰或硝酸鈰銨，摻雜金屬鹽為硝酸釔、硝酸鐠、硝酸鑭、硝酸釹、硝酸鐵、硝酸鍶、硝酸鋁或硝酸鋇中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，鋯占20~70%，鈰占20~70%，摻雜金屬占5~15%，以鋯、鈰和摻雜金屬的總質量為100%計。
4.根據權利要求1所述的高儲氧鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于，鋯、鈰和摻雜金屬的總量與水的加入量之比為10:（4.2~5.0），其中鋯、鈰和摻雜金屬的計量單位為mol，水的計量單位為l；保溫溫度為55~60℃，保溫時間為40~60min。
5.根據權利要求1所述的高儲氧...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃貽展，王忠，劉麗萍，徐清輝，張莉，
申請(專利權)人：淄博加華新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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