[发明专利]一种均一固溶体铈锆钴铝复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及机动车尾气净化技术领域，特别是一种均一固溶体铈锆钴铝复合材料及其制备方法，该复合材料可以广泛应用于机动车尾气净化三效催化剂。

背景技术

针对机动车尾气污染物组成非常复杂，含量较大的主要成分是:一氧化碳(CO)、氮氧化物(Nox)、烃类化合物(HC)、硫氧化物等有害气体以及碳烟、铅氧化物等粉尘及二氧化碳(CO2)。为了降低机动车尾气污染物排放，减少有害物质对人体和环境的危害，控制机动车尾气排放显得尤为重要。控制汽车尾气的排放可从机内和机外两个方面着手。机内净化虽有一定的净化效率，但它只能减少有害气体的生成，而不能除去已生成的有害气体。目前最为有效的是采用机外催化净化。催化剂是催化转化器的核心，直接决定着汽车尾气的净化效果。常用催化剂主要由载体、催化材料、助剂和贵金属组成。其中催化剂材料一般是γ-Al₂O₃和铈锆复合材料，而γ-Al₂O₃它有比较大的比表面积，适宜的孔径分布，并有一定的强度。但纯粹的γ-Al₂O₃仍然不能满足提供足够的比表面积，其在高温条件(>900℃)下会发生相变，转化为比表面积很小、活性很低的α-Al₂O₃，从而使催化剂活性下降，甚至丧失。为了解决上述问题，可以通过添加铈(Ce)等稀土元素或碱土金属来改性γ-Al₂O₃使之它的结构更加稳定，同时该材料具有储氧材料的储氧/释氧能力。

目前，为了制备高性能的催化材料主要体现在提高材料的热稳定性和高比表面等方面上。制备的催化材料的方法很多有胶溶法、溶胶凝胶法、水热法、机械混合法等等，但是从设备成本、实现工业化生产上，共沉淀法因其工艺简单、条件易于控制，原料价廉易得，所得固溶体粒度均匀，制造成本较低，便于工业化生产，广泛应用于铈锆铝催化材料的制备。在国内已经有相关报道关于制备铈锆固溶体的报道，中国专利CN1817447A公开了使用铈锆铝共沉淀方法获得的铈锆铝复合氧化铝，而该专利制备的铈锆铝复合材料的新鲜/老化比表面的参数不高。为了进一步优化现有共沉淀制备工艺，获得表面、热稳定性优于原有专利工艺制得的铈锆铝复合材料是具有很高的研究意义和应用潜力的研究内容。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种均一固溶体铈锆钴铝复合材料及其制备方法。本发明要解决的技术问题是：提高现有催化复合材料比表面积和热稳定性。为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：一种均一固溶体铈锆钴铝复合材料，其特征在于，所述复合材料由氧化铈、氧化锆、氧化钴和氧化铝复合而成，以复合氧化物总量计，其组成重量占比为：氧化铈2-5wt%，氧化锆4-35wt%，氧化钴4-35wt%，氧化铝50-80wt%，其晶相为铈锆固溶体和γ氧化铝共存，钴为助剂。

本发明还公开了均一固溶体铈锆钴铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A.取铈、锆、钴与铝的可溶性盐，在水中完全溶解后，向溶液中加入双氧水和表面活性剂，通过双氧水的氧化和表面活性剂的增稠，配制成均匀的混合盐溶液；

B.在搅拌下采用并流的方式同时滴加步骤A所得的盐溶液和碱，所述盐溶液和碱反应得到悬浊液，将所述悬浊液的pH值控制在8～10；

C.对步骤B所得的悬浊液在室温下静置30～90min，然后置于温度70～95℃陈化3～7h，搅拌下得到均匀的悬浊液；

D.对步骤C陈化后的悬浊液进行真空抽滤，洗涤2～4次，过滤洗涤至中性，洗涤后的产物添加表面活性剂制浆，然后经喷雾干燥器喷雾造粒，产物在80～100℃烘干4～8h，在800℃下焙烧2～4h，得到所述均一固溶体铈锆钴铝复合材料。

上述方案中，所述步骤A中铈的可溶性盐为Ce(NO₃)₃·6H₂O或Ce(NH₄)₂(NO₃)₆·6H₂O。

上述方案中，所述步骤A中锆的可溶性盐为Zr(NO₃)₄·5H₂O。

上述方案中，所述步骤A中钴的可溶性盐为Co(NO₃)₂·6H₂O。