[发明专利]一种用于汽车尾气净化的储氧材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及储氧材料技术领域，具体来说涉及一种用于汽车尾气净化的储氧材料及其制备方法。 

背景技术

随着我国汽车保有量急剧增加，尾气对环境造成的污染也越来越严重。安装催化净化器，对有害气体进行处理，是尾气净化最有效的方法，在此背景下产生了三效催化剂。

目前主流三效催化剂只有在接近理论空燃比（A/F =14.3~14.9）的非常狭窄的工作“窗口”内，才能很好地发挥其三效催化作用。由于大多数情况下发动机都是在偏离理论空燃比的工况下工作的，因此要求催化剂中必须有一种材料能够对波动的尾气成分提供缓冲作用，这种材料就是汽车尾气催化剂储氧材料。它通过调节尾气中氧的含量，在一定程度上克服尾气净化时空燃比引起的波动，起到缓冲作用，可扩大操作窗口、提高尾气净化率。

CN100400156C报道了一种铈铝复合氧化物储氧材料及其制备方法，该材料主要由CeO₂和γ-氧化铝组成，其中铈铝的原子比为2~7:3~8。其制备方法是将铈离子、铝离子与柠檬酸形成络合液，然后将络合液在80~150 ℃蒸干，260~300 ℃下热分解，最后在670~750℃下焙烧得到铈铝复合氧化物储氧材料。 

CN 102580719 A报道了一种纳米铈锆固溶体及其制备方法，它由氧化铈、氧化锆和除铈锆以外的其它稀土氧化物组成的复合氧化物组成，其重量百分比如下：氧化铈：15-65%，氧化锆：12-70%和除铈锆以外其它稀土氧化物：10-30%；与现有的产品相比，经结构导向剂和分散剂的修饰，获得了较大的孔径、孔容，具有良好的抗高温老化能力，同时具有储氧能力高、储放氧速度快的优点。 

CN 101484240 A报道了一种储氧材料，即使在高温条件下长时间使用时也能够实现优良的储氧能力。该储氧材料具备由铈锆复合氧化物或铈、铈以外的稀土元素及锆的复合氧化物构成的第一粒子、含有稀土元素、碱土元素及锆的复合氧化物的第二粒子和贵金属。部分贵金属与第二粒子含有的复合氧化物形成固溶体。

发明内容

为了满足日益严格的汽车尾气排放法规要求，使催化剂的催化效果更好，对催化剂储氧材料的抗高温老化能力有了更高的要求。本发明提供一种用于尾气催化剂的储氧材料及其制备方法，该储氧材料为单一的萤石立方相固溶体结构，具有优良的抗老化能力，同时其粒径分布也优于现有的储氧材料。

本发明提供了一种用于汽车尾气净化的储氧材料及其制备方法，该储氧材料主要由氧化镨、氧化铈、氧化锆和结构稳定剂、修饰剂组成。所述储氧材料中Pr、Ce、Zr的原子比为2~4: 2~3: 5~6；氧化镨、氧化铈、氧化锆和结构稳定剂、修饰剂的重量比为3~5: 2~4: 1~3: 1~2；所述结构稳定剂为镧钇钕钪氧化物中的一种或几种；所述修饰剂为锶钡锰铜氧化物中的一种或几种。

本发明提供的储氧材料制备方法主要包括以下工艺步骤：

（1）配制Pr、Ce、Zr的原子比为2~4: 2~3: 5~6的镨、铈、锆硝酸盐溶液，加入络合剂形成络合液；

（2）配制1~2 mol/L的结构稳定剂硝酸盐溶液和1 mol/L的修饰剂硝酸盐溶液，加入一定量的表面活性剂混合后形成添加液；

（3）配制2~3 mol/L的碱性沉淀剂溶液；

（4）将步骤（1）配制的络合液与步骤（2）配制的添加液混合均匀，加入步骤（3）配制的碱性沉淀剂溶液反应制备前驱体，同时加入定量的分散剂和促进剂双氧水，调节溶液pH=8，陈化5 h后洗涤过滤；

（5）将步骤（4）制备的前驱体重新加水打浆分散，再经洗涤、过滤、干燥、焙烧后得到所述储氧材料，其中干燥温度为120 ℃，干燥时间3 h，焙烧温度630 ℃，保温时间4 h。

在本发明的工艺方法中，步骤（1）中所述镨、铈、锆硝酸盐溶液总的离子浓度为2 mol/L；所述的络合剂为柠檬酸、酒石酸或乙二胺四乙酸中的一种，所用络合剂与镨、铈、锆硝酸盐溶液的重量比为1:30。

在本发明的工艺方法中，步骤（2）中所述结构稳定剂为镧钇钕钪氧化物中的一种或几种。

在本发明的工艺方法中，步骤（2）中所述修饰剂为锶钡锰铜氧化物中的一种或几种；所述的添加液中总的离子浓度为0.5~0.8 mol/L。

在本发明的工艺方法中，步骤（2）中所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵和月桂酸铵中的一种，所用表面活性剂与结构稳定剂、修饰剂的重量比为1:50:45。