[发明专利]多元镨基储氧材料Pr-Zr-Tb-Y-Sc的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及储氧材料技术领域，具体来说涉及一种多元镨基储氧材料Pr-Zr-Tb-Y-Sc的制备方法。

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。目前，使用三效催化剂是尾气处理最有效的方法。

储氧材料是三效催化剂的重要组成部分，是催化剂的活性、高温稳定性及贵金属用量的主要影响因素。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。

随着排放标准的日益严格，对储氧材料的储氧能力和高温抗老化能力有了更高的要求，研发储氧量大、高温稳定性好的稀土氧化物储氧材料是三效催化剂新的发展方向。

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，虽然该方法得到了储氧性能良好的储氧材料，但是其抗高温老化能力较差。 

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，其重量百分比为氧化铈：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，它具有良好的抗高温老化能力，但是其低温储氧性能较差。 

CN 101484240 A报道了一种储氧材料，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。该材料虽然性能较好，但是其制备工艺复杂，难以产业化。

本发明以镨锆铽钇钪的无水氯化物为原料，先制备金属环戊二烯基化合物，再采用溶胶凝胶法和溶剂抽提法制备Pr-Zr-Tb-Y-Sc复合氧化物前驱体，省去了以往方法需要洗涤、过滤、干燥的步骤，制备工艺简单，得到的粉体成分均一。

反应的原理如下：MCl_n + nNa(C₅H₅) → M(C₅H₅)_n + nNaCl

                N(C₅H₅)_n + nH₂O → N(OH)_n↓+ nC₅H₆

       MCl_n为镨锆铽钇钪的无水氯化物，N(C₅H₅)_n为金属阳离子的混合溶液。

发明内容

随着排放标准的日益严格，对储氧材料的储氧能力和高温抗老化能力有了更高的要求。本发明提供一种多元镨基储氧材料Pr-Zr-Tb-Y-Sc的制备方法，该储氧材料具有优良的抗老化能力和储氧性能。另外，材料也能显著降低三效催化器在尾气催化转化中的起燃温度，并减少贵金属的用量。

本发明提供了一种多元镨基储氧材料Pr-Zr-Tb-Y-Sc的制备方法，该储氧材料主要由氧化镨、氧化锆、氧化铽、氧化钇和氧化钪组成。所述储氧材料中Pr:Zr:Tb:Y:Sc的原子比为5:4:0.3~0.5:0.2~0.4:0.2~0.3。

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）称取一定量的Pr、Zr、Tb、Y、Sc无水氯化物；

（2）将无水氯化物与环戊二烯基盐在有机溶剂中反应，反应后的混合物先蒸发除去溶剂，剩余的固体物质在200~250℃真空下升华，得到纯的金属环戊二烯基化合物； 

（3）将步骤（2）制备的金属环戊二烯基化合物按配比溶解于四氢呋喃溶剂中，混合均匀后加入四氢呋喃的水溶液，反应过程中加入少量乙醇作分散剂，反应结束后陈化一段时间；

（4）陈化结束后将溶液置于旋转蒸发仪上进行旋蒸，除去有机溶剂和环戊二烯等有机化合物后，剩下Pr-Zr-Tb-Y-Sc复合氧化物前驱体； 

（5）将前驱体置于600℃空气气氛中焙烧，得到Pr-Zr-Tb-Y-Sc复合氧化物储氧材料。