[发明专利]一种高温结构稳定的铈锆复合氧化物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高温结构稳定的铈锆复合氧化物的制备方法，包括：将铈源、锆源以及至少一种铈以外稀土金属源溶解混合获得酸性混合溶液，将所述酸性混合溶液的pH调至3‑6，与碱性沉淀剂进行共沉淀反应，再进行水热反应，所得产物经高温热处理后即得。本发明提供的铈锆复合氧化物的制备方法，其工艺简单，成本较低，易于工业化，采用所述制备方法制备获得的铈锆复合氧化物，具有更好的低温催化活性以及显著的高温结构稳定性，对贵金属的利用率高，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及尾气净化催化技术领域，尤其涉及一种高温结构稳定的铈锆复合氧化物及其制备方法。

背景技术

铈锆复合氧化物是三元催化剂的重要组成部分，其性能决定了汽车尾气的净化效果，随着国VI标准的相继执行，合成符合标准的铈锆复合氧化物成为当今研究的重点方向。

CeO₂在高温下溶易发生烧结、颗粒长大、比表面积减小、从而降低储氧能力，导致催化剂失活，ZrO₂的引入可以有效提高CeO₂的高温热稳定性和储氧能力。Zr+进入CeO₂晶格中，因Zr+半径小于Ce⁴⁺，引起氧化铈晶格畸变和产生缺陷，增强了晶格氧的流动性，减缓了高温下氧化铈晶粒的长大。因此，铈锆固溶体的高温结构稳定性以及还原性能成为了影响三效催化剂活性的主要因素。

现有的铈锆固溶体的制备方法有溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等。其中，溶胶-凝胶法是一种最常用的制备氧化物类功能材料的方法，该法制备的氧化物具有在三维方向上相互连通的孔结构。其孔径的大小和孔的方向，都可以通过一定的手段进行调控，但其制备条件比较严格，不容易实现大规模的应用。共沉淀法是制备铈锆固溶体较为常用的方法之一，它是用沉淀剂将可溶性的组分转化为难溶化合物再经分离、洗涤、干燥、焙烧等工序得到相应的化合物。共沉淀法中所得到的沉淀为铈、锆的氢氧化物或盐，需经历一个高温固相反应阶段方能形成固溶体，而高温会导致比表面积的下降；另外所得沉淀存在于水中，在干燥过程中，表面张力的作用会使离子聚集长大。

共沉淀-水热法联用克服了共沉淀技术的不足，成为了目前合成高性能铈锆固溶体的热点研究方向，并且在现有技术中已被证实能够制备获得具有大比表面积的的铈锆复合氧化物材料，该材料在较低焙烧温度下形成了稳定的晶相结构，可以用于对甲烷的催化燃烧(参考文献：龙志奇等，铈锆复合氧化物制备及甲烷燃烧催化活性表征[J].中国有色金属学报,2006,16(6):1076-1080.)。

然而，现有技术中却未能针对特定组成的铈锆复合氧化物，通过调整共沉淀-水热联用法的制备条件或工艺探究对其晶相结构及其高温稳定性是否存在影响。CN110026177A提供了一种采用共沉淀-水热联用的方法制备铈锆固溶体，并通过调节初混物中金属氧化物浓度得到抗老化性能更好的铈锆固溶体，但其还原性能较差。CN106732521A通过二流体喷雾进料的方式向原料中加氨水，所得铈锆固溶体具有较好的储氧性能，但其老化前后性能差异较明显。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种粒径分布均匀、氢还原性能优异且在高温下结构稳定不易团聚的铈锆复合氧化物，该铈锆复合氧化物通过优化的共沉淀-水热联用法制备获得。

一方面，本发明提供了一种高温结构稳定的铈锆复合氧化物的制备方法，包括：将铈源、锆源以及至少一种铈以外稀土金属源溶解混合获得酸性混合溶液，将所述酸性混合溶液的pH调至3-6，与碱性沉淀剂进行共沉淀反应，再进行水热反应，所得产物经高温热处理后即得。

进一步地，所述酸性混合溶液的pH调至3-5，优选pH调至4-5。

其中，所述溶解优选于水中溶解；所述热处理可以是煅烧。