CN104307518A - 一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法 - Google Patents

一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为5-6：2-3：10-15，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在400-500℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。此制备方法制备的钯掺杂铈锆复合氧化物具有粒径小，可达到纳米级；比表面积大；储氧量高；储放氧速率大；抗烧结能力强的特点。

Description

一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法。
背景技术
能源与环境是人类社会可持续发展涉及的最主要问题，随着石油资源的日益枯竭和环境污染的不断加重，我国对汽车尾气排放的标准和要求越来越来高，汽车尾气用三效催化剂是一种多元复合型催化剂，它主要是将一氧化碳，氮氧化物和碳氢化合物同时消除。
CeO2及其相关材料的研究受到人们极大的关注，有关研究表明，在CeO2中添加ZrO2形成固溶体，能大大提高其储放氧性能和耐高温性能。CeO2是具有萤石结构的氧化型催化剂的优良助剂，它具有较高的储存氧和释放氧的能力，并且通过氧化还原对Ce4+/Ce3+进行氧化还原反应，对空-燃比起着化学调节剂的作用。当添加ZrO2后，原晶格中的部分Ce被Zr所取代，Zr离子半径(0.84)小于Ce离子半径(0.97)，CeO2面心立方结构因晶格收缩导致晶体结构发生畸变，产生了面心立方缺陷，从而大大增加了萤石晶格中氧负离子的流动性，使储存氧和释放氧的能力有了较大提高，提高了催化活性。单一的CeO2在经历高温(＞1023K)会使本身烧结而降低催化作用，不适用于高温条件下的使用。Zr的掺入可以稳定立方萤石结构，作为催化剂的涂层载体，提高催化剂的高温稳定性，使助剂的抗烧结能力提高。另外，不同的Ce/Zr摩尔比能使CexZr1-xO2固溶体具有不同的结构，将CexZr1-xO2固溶体采用不同的模板剂，可获得不同的高比表面积，国内外虽有些报道，但没有同类的研究。如：参考文献Catalysis Today，43(1998)79-88.上是采用CeCl3·7H2O和ZrOCl2·8H2O加表面活性剂，制得高比表面积的CeZr80经723K焙烧，比表面积为230m2/g；1173K焙烧后，比表面积则为40m2/g。目前常用的提高催化剂的活性、选择性和稳定性的助催化剂是铈锆固溶体，它具有多种功能：(1)储存及释放氧，使催化剂在贫氧状态下更好地氧化一氧化碳和碳氢化合物，以及在过剩氧的条件下更好地还原氮氧化物；(2)稳定载体涂层，提高其热稳定性，稳定贵金属的高度分散状态；(3)促进水煤气反应和水蒸气重整反应；(4)改变反应动力学，降低反应的活化能，从而降低反应温度。
制备高比表面积的CexZr1-xO2固溶体的意义在于，增加CexZr1-xO2载体的比表面积及热稳定性，有利于活性组分在CexZr1-xO2载体上的负载和分散，这在实际的绿色环保催化反应中具有重要的意义。
目前常用的技术和工艺所制备的铈锆固溶体存在储氧量低、储放氧速率慢、比表面积小、抗烧结能力差等缺点。因此，开发高性能的铈锆固溶体是汽车尾气处理的研究重点，根据文献和专利报道，常用的制备铈锆固溶体的方法有共沉淀法，溶胶-凝胶法，水热合成法等，但这些现有技术所制备的铈锆固溶体普遍都存在着粒径比较大、比表面积小、储氧量低等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为5-6：2-3：10-15，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在400-500℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。
此制备方法制备的钯掺杂铈锆复合氧化物具有粒径小，可达到纳米级；比表面积大；储氧量高；储放氧速率大；抗烧结能力强的特点。
具体实施方式
实施例1
一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为5：2：10，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在400-500℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。
实施例2
一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为5-6：3：10-15，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在400-500℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。
实施例3
一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为5-6：2-3：11，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在400-500℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。
实施例4
一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为5-6：2-3：12，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在400-500℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。
实施例5
一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为5-6：2-3：13，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在400-500℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。
实施例6
一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为5-6：2-3：14，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在400-500℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。
实施例7
一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为5-6：2-3：15，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在400-500℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。
实施例8
一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为6：3：11，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在400-500℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。
实施例9
一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为5-6：2-3：10-15，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在450℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。

Claims (1)

1.一种钯掺杂铈锆复合氧化物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将乙酸铈和乙酸锆溶于去离子水中，搅拌均匀得到第一混合液；将OP-10、P123和正丁醇分别滴加入溶剂甲苯中，其中OP-10、P123和正丁醇的质量比为5-6：2-3：10-15，搅拌均匀后得到第二混合液II；将第一混合液和第二混合液混合，高速搅拌得到混合乳液，将2wt％的醋酸钯滴加入混合乳液中，搅拌均匀，配制20wt％的氨水作为沉淀剂，随后将混合乳液与20wt％的氨水沉淀剂混合，高速搅拌2-3小时，随后在40-50℃下静置12-24小时得到混浊液；混浊液经高速离心分离，抽滤，所得固相物质在100-120℃干燥，在400-500℃焙烧后所得物即为钯掺杂的纳米铈锆复合氧化物。
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