專利名稱：一種鈰鋯固溶體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈰鋯固溶體的制備方法。
背景技術(shù)：
二氧化鈰(Ce02)具有優(yōu)異的儲放氧性能，在汽車尾氣凈化催化劑 中得到了廣泛的應(yīng)用。但Ce02的儲放氧能力通常僅局限在其表面， 在高溫下因容易燒結(jié)使其比表面積顯著降低從而導(dǎo)致其儲放氧能力 的急劇下降，最終影響了三效催化劑的使用性能和使用壽命。在Ce02 中加入Z02所形成的鈰鋯固溶體具有比單純的Ce02更強(qiáng)的儲放氧能 力和更高的熱穩(wěn)定性，從而更適合在三效催化劑中使用。隨著汽車 保有量的不斷增大，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，汽車尾氣凈化用三效催化 劑的性能有待進(jìn)一步的提高。因此，高比表面積鈰鋯固溶體的制備 已引起人們極大的關(guān)注。
目前，制備鈰鋯固溶體的方法主要有共沉淀法，高能球磨法， 溶膠-凝膠法和微乳液法等。其中，共沉淀法具有工藝簡單，產(chǎn)品均 一性好和易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等的優(yōu)點(diǎn)，是制備鈰鋯固溶體最常用的一 種方法。
中國專利CN 1369460A采用共沉淀法制備鈰鋯固溶體。它的具
體制法為將含有鈰和鋯的硝酸鹽水溶液和沉淀劑碳酸氫銨或碳酸銨 的水溶液混合，反應(yīng)進(jìn)行5 30min后，加入氨水調(diào)節(jié)混合溶液的pH 值至3~6，然后將所制得到的沉淀物干燥后在500。C下焙燒制得比表 面積為40 45 m2/g的鈰鋯固溶體。中國專利CN 1785505A以尿素為沉淀劑采用共沉淀法制備鈰鋯 固溶體。它的具體制法是將含鈰鋯硝酸鹽或氯化物的混合溶液與尿 素溶液在室溫下反應(yīng)10 60min，然后在IO(TC下保持回流狀態(tài) 20~50h，冷卻至室溫后，靜置陳化2 12h，再將所制得到的沉淀物經(jīng) 過濾，洗滌和干燥后在500 'C下焙燒制得比表面積為104~120 m2/g 的鈰鋯固溶體。
中國專利CN 1493519A采用共沉淀-高壓水熱聯(lián)合法制備鈰鋯固 溶體。它通過將共沉淀所得到的前驅(qū)體進(jìn)行高壓水熱處理，來制備 高比表面及高熱穩(wěn)定性的鈰鋯固溶體。水熱處理的溫度為100~220 °C,壓力為5~30大氣壓，時(shí)間為120 360min。由該方法制得的經(jīng) 50(TC焙燒的鈰鋯固溶體，其比表面積為99.6 132.1 m2/g。
由此可見，上述幾種用于鈰鋯固溶體的制備方法，都存在明顯 的缺點(diǎn)，例如制備過程耗時(shí)較長，設(shè)備要求較高和/或所制備的鈰鋯 固溶體的比表面劑較小等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中鈰鋯固溶體 的制備過程繁瑣、耗時(shí)較長，以及所制備的鈰鋯固溶體的比表面積不 高等缺點(diǎn)，提供一種制備過程簡單、耗時(shí)短的鈰鋯固溶體的制備方法， 且該方法所制備的鈰鋯固溶體具有較高的比表面積。
本發(fā)明技術(shù)方案
本發(fā)明采用將共沉淀法所得到的前驅(qū)體進(jìn)行微波輔助加熱回流 老化處理來制備鈰鋯固溶體，包括下列步驟 (1)、將鈰鹽和鋯鹽溶解于去離子水中，鈰鋯去離子水按
0.3~0.95mol: 0.05~0.7mol: 1L配比，經(jīng)100 1000r/min攪拌 5 30min后得鈰鋯混合溶液；將一定量的堿用去離子水配成0.1 2 M的稀溶液，倒入三口 燒瓶中，然后在100 1000r/min下攪拌， 一邊攪拌一邊向三口燒 瓶中滴加上述的鈰鋯混合溶液，滴加終點(diǎn)時(shí)的pH^:為8 11，即 得到沉淀混合液A;
其中所述的鈰鹽可為硝酸鈰、醋酸鈰、氯化鈰或氧氯化鈰， 鈰的含量以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)為30~95%;
其中所述的鋯鹽選自硝酸鋯、硝酸氧鋯、醋酸鋯、氯化鋯 或氧氯化鋯，鋯的含量以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)為5~70%;
所述的堿選自氨水、碳酸氫銨或碳酸銨，堿金屬的氫氧化 物、碳酸鹽或碳酸氫鹽；
(2) 、將步驟(1)所得到的沉淀混合液A放入微波爐內(nèi)，在轉(zhuǎn)速為
100 1000r/min下電動攪拌并經(jīng)微波照射3 60min，微波功率為 100~1200W，得到經(jīng)微波照射的沉淀混合液B;
(3) 、將步驟(2)所得到的沉淀混合液B經(jīng)抽濾或離心分離后、用去
離子水或乙醇洗滌三次，在60 12(TC下干燥l 16h，置于馬弗爐 中在400 90(TC下焙燒l 8h，即得本發(fā)明的鈰鋯固溶體。 在上述鈰鋯固溶體的制備方法中，優(yōu)選的方案中制備步驟(l) 中鈰的含量以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)為50~90%，鋯的含量以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)為 10~50%;制備步驟(2)中微波照射的時(shí)間為5 30min，微波的功率 為200 1000W。
發(fā)明的有益效果
本發(fā)明方法制備鈰鋯固溶體其核心原理是采用微波加熱處理，微 波輻射產(chǎn)生的能量通過水以電磁波的形式傳遞，可實(shí)現(xiàn)分子水平上的 攪拌，從而達(dá)到均勻加熱的目的。同時(shí)由于水具有強(qiáng)烈吸收微波的介 電特性，隨微波頻率激烈碰撞摩擦，產(chǎn)生大量的熱，從而使溶劑急劇
6揮發(fā)，并產(chǎn)生蒸氣壓，由原料內(nèi)部向外部爆炸般壓出。這種急劇作用 使前驅(qū)體空間在擴(kuò)大的同時(shí)產(chǎn)生急劇干燥，形成無數(shù)裂縫與微隙，進(jìn) 而產(chǎn)生出比較大的比表面積。
該制備過程的操作簡便、耗時(shí)少，所制備的鈰鋯固溶體具有比表
面積高，可達(dá)170 185m々g的優(yōu)點(diǎn)。克服了現(xiàn)有技術(shù)制備鈰鋯固溶體 過程繁瑣、耗時(shí)長和所制備的鈰鋯固溶體的比表面積不高等缺點(diǎn)。
由于本發(fā)明所制備的鈰鋯固溶體具有較高的比表面積，在汽車尾 氣凈化催化劑、催化燃燒催化劑以及其它的催化劑中，有著極為廣泛 的用途。
具體實(shí)施例方式
下面通過制備實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述，但并不限制本發(fā)明。
實(shí)施例1
將5.21g的Ce(N03)3'6H20和3.43g的Zr(N03)4'5H20溶解于100 mL去離子水中，攪拌使其充分溶解。量取17mL氨水用去離子水配 成200 mL溶液，倒入500 mL三口燒瓶中，然后在劇烈攪拌下向三 口燒瓶中緩慢地滴加鈰鋯硝酸鹽的混合溶液，滴加終點(diǎn)時(shí)的pH值為 10左右。滴加完畢，將沉淀母液放入微波爐內(nèi)，在電動攪拌下經(jīng)微 波照射10min，微波功率為900W。將上述所得到的沉淀物經(jīng)過濾和 洗滌后在8(TC下干燥12h，置于馬弗爐中在50(TC下焙燒2h，制得所 述的鈰鋯固溶體A。采用氮吸附法測得其比表面積為181m2/g。 比較實(shí)施例1
同實(shí)施例1制得鈰鋯固溶體B，只是在共沉淀后將沉淀母液放在 室溫下陳化24h。采用氮吸附法測得其比表面積為92 m2/g。 比較實(shí)施例2同實(shí)施例1制得鈰鋯固溶體c，只是在共沉淀后將三口燒瓶放入
電熱包內(nèi)進(jìn)行加熱，在電動攪拌下回流lh。采用氮吸附法測得其比
表面積為133m2/g。 實(shí)施例2
同實(shí)施例1制得鈰鋯固溶體D,只是微波的功率為300W，微波 照射的時(shí)間為20min。釆用氮吸附法測得其比表面積為175m2/g。 實(shí)施例3
同實(shí)施例1制得鈰鋯固溶體E，只是微波的功率為500W，微波 照射的時(shí)間為15min。采用氮吸附法測得其比表面積為178m2/g。 實(shí)施例4
同實(shí)施例1制得鈰鋯固溶體F，只是硝酸鈰或硝酸鋯的量分別為 6.08g和2.57g。采用氮吸附法測得其比表面積為172m2/g。 實(shí)施例5
同實(shí)施例1制得鈰鋯固溶體G，只是硝酸鈰或硝酸鋯的量分別為 6.95g和1.71g。采用氮吸附法測得其比表面積為179m2/g。
通過以上實(shí)施例及比較實(shí)施例可以說明，采用本發(fā)明方法制得的 鈰鋯固溶體，具有非常高的比表面積，可達(dá)170-185 m2/g。
上述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù) 方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種鈰鋯固溶體的制備方法，包括下列步驟(1)、將鈰鹽和鋯鹽溶解于去離子水中，鈰鋯去離子水按0.3～0.95mol∶0.05～0.7mol∶1L配比，經(jīng)100～1000r/min攪拌5～30min后得鈰鋯混合溶液；將一定量的堿用去離子水配成0.1～2M的稀溶液，倒入三口燒瓶中，然后在100～1000r/min下攪拌，一邊攪拌一邊向三口燒瓶中滴加上述的鈰鋯混合溶液，滴加終點(diǎn)時(shí)的pH值為8～11，即得到沉淀混合液A；其中所述的鈰鹽可為硝酸鈰、醋酸鈰、氯化鈰或氧氯化鈰，鈰的含量以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)為30～95％；其中所述的鋯鹽選自硝酸鋯、硝酸氧鋯、醋酸鋯、氯化鋯或氧氯化鋯，鋯的含量以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)為5～70％；所述的堿選自氨水、碳酸氫銨或碳酸銨，堿金屬的氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽；(2)、將步驟(1)所得到的沉淀混合液A放入微波爐內(nèi)，在轉(zhuǎn)速為100～1000r/min下電動攪拌并經(jīng)微波照射3～60min，微波功率為100～1200W，得到經(jīng)微波照射的沉淀混合液B；(3)、將步驟(2)所得到的沉淀混合液B經(jīng)抽濾或離心分離后、用去離子水或乙醇洗滌三次，在60～120℃下干燥1～16h，置于馬弗爐中在400～900℃下焙燒1～8h，即得本發(fā)明的鈰鋯固溶體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于步驟(l)中鈰的含量以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)為50~卯％，鋯的含量以摩爾百分?jǐn)?shù) 計(jì)為10~50%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于步驟(2)中微波照射的時(shí)間為5 30min，微波的功率為200 1000W。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述鈰鋯固溶體的制備方法，其特征在于所獲得的鈰鋯固溶體的比表面積為170 185 m2/g。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈰鋯固溶體的制備方法，即將鈰鹽和鋯鹽按一定比例溶解于去離子水中形成鈰鋯混合溶液；將0.1～2M的堿溶液倒入三口燒瓶中，然后向三口燒瓶中滴加上述的鈰鋯混合溶液，滴加終點(diǎn)時(shí)的pH值為8～11；將所得到的沉淀混合液放入微波爐內(nèi)微波照射3～60min，功率為100～1200W；再將所得到的沉淀混合液經(jīng)抽濾、洗滌后干燥，再置于馬弗爐中在400～900℃下焙燒，即得本發(fā)明的鈰鋯固溶體。本發(fā)明的鈰鋯固溶體制備方法，制備過程簡單、快速，而且所制備的鈰鋯固溶體具有非常高的比表面積，可達(dá)170～185m²/g。在汽車尾氣凈化催化劑、催化燃燒催化劑以及其它的催化劑中，有著極為廣泛的用途。
文檔編號B01J37/34GK101530794SQ20091004954
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者盧冠忠, 朱慧琳, 楊志強(qiáng), 毛東森 申請人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院