[发明专利]具有高热稳定性的金属氧化物混合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种具有高热稳定性的金属氧化物及其制备方法，其金属氧化物的比表面积值在高温锻烧一段时间后与习知的储氧材料相较仍为高，因此可发展储氧的氧化纳米材料具有高热稳定性的优点。

本发明所制备的金属氧化物可做为储氧材料(oxygen storage capacity，OSC)或三效催化剂的载体，是用以纯化气油车辆所排放废气，或用在纯化柴油车辆、化学反应所排放的废气，或用在一感应氧气的含氧传感器。本发明的金属氧化物较佳地适用于一储氧材料或三效催化剂的载体，是用以纯化汽油车辆所排放的废气。

背景技术

一般说来，三效催化剂是通过氧化还原反应，将一氧化碳(CO)、碳氢化合物、或氧化氮(NOx)转换为二氧化碳、水或氮气等环境负荷度较低或毒性校低的材料。三效催化剂的制备，通常通过喷涂一多孔蜂巢材料于贵金属，如铂(platinum)、钯(palladium)、铑(rhodium)、铝(alumina)与储氧材料。

用以纯化车辆所排放的废气的三效催化剂的储氧材料通常为氧化铈(cerium oxide)、氧化铈与氧化锆(cerium oxide-zironium oxide)及氧化铈的混合物(mixes cerium oxide)。尽管上述的三效催化剂可以一窄范围约14.6的空燃比例使一氧化碳，碳氢化合物、或氧化氮高度被转换，但若高于上述的空燃比例，其转换效率大为减低，此为其一缺点。铈具有下列优点，例如其易于于三价铈与四价铈之间转换并具有高度性能，其中氧气可储存于淡燃烧区，并于浓燃烧区释出。

淡燃料：Ce(III)₂O₃+1/2O₂-＞Ce(IV)O₂      (1)

浓燃料：Ce(IV)O₂(1)-＞Ce(III)₂O₃+1/2O₂   (2)

因此，铈被应用于1900早期，其重要功能是为缓和在使用三效催化剂时容易因空燃比例的小波动变化影响而降低转换效率的问题，。然而，纯化车辆所排放的废气的三效催化剂不可避免地会暴露于高温，会降低其比表面积值与增加其晶格大小，故氧化铈材料面临些许问题，如：孔洞间彼此融合、晶格烧结、储氧能力与携氧能力降低等，其热稳定性也因此被减低。

因此，各类的方法渐渐被开发，用以解决上述的问题。

其一方法为添加氧化锆至氧化铈材料里面，其可增加混合物的热稳定性并同时具有储释氧能力，除此之外，氧化锆与氧化铈的混合物更可添加第三材料，用以增加其热稳定性与携氧能力，其表现能力与其合成方法与组成有很大关联。车辆所排放的废气的催化剂的制备，通常通过喷涂一蜂巢载体与储氧材料与氧化铝，其中，铝元素的功用为增加氧化铈的热稳定性，此外，氧化铝可额外添加镧(Lanthanum)或钡(Barium)，其亦可增加该氧化铝的热稳定性。

制备上述的金属混合氧化物，其方法为在高速下混合一含有铈、锆与铝的盐类水溶液与一碱性溶液，接着干燥沉淀物，并在650℃锻烧一小时，然而，此方法的缺点为其碱性的氢氧化合物难移除。

美国专利2004/0186016揭露一制备金属氧化物的方法，其为通过添加一铈的盐类化合物与一第二金属氧化物M1(较佳为锆氧化物)至一草酸铵(Ammonium oxylate)，以一混合物、一涂膜、或一固态溶液，行成共沉淀，将其共沉淀物缓慢沉淀或涂怖一第三金属氧化物M2(较佳为铝氧化物)，而后过滤、干燥、锻烧，如其实施例E7的(Ce_0.8Zr_0.2O₂)*(0.4Al₂O₃)其每克具有129平方米(129m²/g)的比表面积，且在650℃下锻烧4小时之后每克具有82平方米(82m²/g)的比表面积，其热稳定性仍显不足。

发明内容

有鉴于现有技术的各项问题，当公知的材料与三效催化剂一同暴露于高温下，有因孔洞融合、晶格烧结而大幅度降低其比表面积值与其携氧能力的缺点。