[发明专利]一种高比表面积铈铝基复合氧化物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高比表面积铈铝基复合氧化物及其制备方法，此类材料可以广泛应用于各类废气净化或催化剂载体材料，如机动车尾气净化、烟气脱销脱硫、有机废气消除以及陶瓷添加剂。 

背景技术

随着国内外排放法规要求进一步严格，对机动车尾气排放的要求越来越高。目前为止，加装三元催化器是有效控制机动车尾气排放的重要手段。高比表面积的复合氧化物涂层材料作为汽车尾气净化催化剂助剂，已经成为三元催化剂中不可或缺的关键材料。其作用主要是增加催化剂的有效面积，提高催化剂的热稳定性；提供合适的微孔结构和催化活性中心；高度分散贵金属活性组分，节省贵金属用量，降低成本。 

涂层材料中的γ-Al₂O₃，在800℃以上易发生相变形成α相，使微孔烧结，晶粒变粗，导致涂层的比表面积降低，催化活性下降。大量研究表明，在浆料中添加稀土La、Ce和贱金属Ba、Zr、Ca等氧化物稳定剂，可提高涂层的耐温能力，阻止晶粒团聚，可提高氧化铝涂层的相变温度。同时，由于氧化铈(CeO₂)具有化学价态可变性，通过在氧化或还原气氛中发生Ce⁴⁺～Ce³⁺变化，在富氧气氛中储存氧，在贫氧气氛中释放氧，可作为储氧材料，对三元催化剂的空然比窗口起化学调节的作用，从而改善贫氧和富氧状态下的氧化还原反应，使催化剂具有优异的催化净化性能。 

目前的涂层材料研究主要集中在γ-Al₂O₃，铈锆复合氧化物或铈锆固溶体，相关的研究专利比较多，各自具备不同的特点，但相关产品的比表面积和抗高温老化性能均未得到很大的提高。如何获得高比表面积和高储氧量的活性涂层材料成为研究的热点，其材料也具备广阔的市场应用价值。 

日本的特开平6-279027和特开平8-16015中报道了使用硝酸铈和硝酸锆的混合溶液，滴加碱性物质从而获得沉淀产物，产品经过1000℃煅烧后比表面积仅为15m²/g，比表面积缩小严重。 

美国专利US6,133,194，提供了一种铈锆复合氧化物和铈锆固溶体的制备方法，反应过程中通过加入添加剂，使得沉淀颗粒粒度分布均匀，比表面积增高，但产物经过900℃焙烧6小时老化后，比表面积下降为35m²/g，可见该方法制备的材料抗高温老化性能不高。 

中国专利CN1193948中报道了以硝酸锆和硝酸铈为原料，在温度高于100℃的条件下，通过沉淀剂使铈锆盐类沉淀，获得复合产物，但产物于900℃焙烧后比表面积为30m²/g，产物抗高温老化性能差。 

美国专利US20020090512中制备的铈铝基储氧材料经过600焙烧5小时后孔溶为0.07ml/g左右，经过800煅烧5小时后孔溶降为0.04ml/g左右，且生产过程使用压力容器设备，设备庞大，生产成本较高。 

美国专利US20020049137中制备的铈铝储氧材料经过800焙烧5小时后比表面积只有40m²/g，比表面积较小。 

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种更适合于在机动车尾气净化用三元催化剂当中使用的高比表面积铈铝基复合氧化物及其制备方法，为实现上述发明的目的，本发明是采用以下技术方案来解决的： 

一种高比表面积铈铝基复合氧化物，所述高比表面积铈铝基复合氧化物的化学通式为：Al_zCe_xR_yO₂；所述化学通式中R为稀土元素；所述化学通式中x、y、z为Al、Ce、R的摩尔百分比为：x＝10～50％，y＝1～8％，z＝1-x-y。 

优选的，所述稀土元素为镧、镨、钕、钇、钪中的一种。 

以及一种高比表面积铈铝基复合氧化物的制备方法，包括以下步骤： 

分别称取硝酸铝盐、硝酸铈盐和硝酸R盐，用去离子水分别将硝酸铝、硝酸铈和硝酸R盐溶解，最后将硝酸铝、硝酸铈和硝酸R盐的溶液全部混合于一起，搅拌均匀，制得混合溶液； 

以一种或一种以上碱性物质与过氧化氢溶液混合制得沉淀剂； 

混合溶液、非离子表面活性剂混合均匀，然后将混合溶液、非离子表面活性剂的混合液加入沉淀剂中搅拌均匀，生成沉淀悬浮液； 

用去离子水洗涤沉淀悬浮液，然后用乙醇洗涤沉淀悬浮液； 

过滤，烘干，焙烧，获得高比表面积的铈铝基复合氧化物。