一種儲(chǔ)氧材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及儲(chǔ)氧材料技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是涉及一種鈰鑭鋁共生共存復(fù)合氧化物 儲(chǔ)氧材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 儲(chǔ)氧材料是指在外界條件影響下，具有對氧釋放、吸收能力的材料。在催化材料領(lǐng) 域扮演者極為重要的角色。CeO 2和含Ce材料由于其獨(dú)特的儲(chǔ)氧性能，被廣泛用于汽車尾氣 三效催化，石油加工工業(yè)中的催化裂化和C0、CH4的氧化等。
[0003] 稀土元素鈰的外層電子結(jié)構(gòu)為405(^682,有+4和+3兩種穩(wěn)定價(jià)態(tài)，而且其標(biāo)準(zhǔn)還 原電位低，易實(shí)現(xiàn)+3價(jià)離子與+4價(jià)離子的相互轉(zhuǎn)換，儲(chǔ)存或釋放氧。但純〇6〇 2的熱穩(wěn)定 性不高且儲(chǔ)放氧主要依賴表面進(jìn)行，實(shí)際使用一段時(shí)間之后，比表面積大幅下降，使得儲(chǔ)氧 能力大大降低。因此，近年來人們向&0 2之中摻入Zr、Ca、Y、Pr、La等離子形成固溶體以 期提高其性能。近年來，鈰基共生共存兩相氧化物受到一些學(xué)者的關(guān)注，這一類復(fù)合氧化物 由于物相間的強(qiáng)相互作用，使得二者以納米粒子形式均勻分散、相互摻和，發(fā)生一定程度的 晶格畸變，這種結(jié)構(gòu)的不完整性對氧的釋放與吸附非常有利，具有較高的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)氧量。
[0004] 公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng) 當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種高儲(chǔ)氧性能以及穩(wěn)定性強(qiáng)的材料及其制備方法。通過 改進(jìn)的檸檬酸絡(luò)合法，在CeOdP La 203的固溶體體系中加入Al3+離子，獲得了共生共存的三 相體系。體系間強(qiáng)相互作用，產(chǎn)生氧空位并發(fā)生晶格畸變，阻礙晶粒在高溫下粒徑增加的不 利影響。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：
[0007] 本發(fā)明提供一種儲(chǔ)氧材料，其特征在于：所述儲(chǔ)氧材料通式為（Cei_x Lax) & · Aly 02_z，其中 x = 0 ?0· 16 ;y = 0 ?0· 8 ;z = 0 ?0· 063。
[0008] 作為優(yōu)選，所述儲(chǔ)氧材料通式為（Ceh LaJh -Aly 02_z，其中X = 0. 08 ;y = 0. 6 ; z = 0· 016〇
[0009] 本發(fā)明還提供了該儲(chǔ)氧材料的制備方法，其特征在于：所述制備方法步驟如下：
[0010] (1)將已經(jīng)配制好的濃度分別為3. 000mol/L、2. lOOmol/L和2. 284mol/L的 Ce (NO3) 3、A1 (NO3) 3和 La (NO 3) 3溶液按照體積比 56. 0 ?66. 7 :0 ?15. 2 :0 ?175. 1 加入反 應(yīng)容器中，然后混合均勻；
[0011] ⑵向混合溶液中加入50?70g的檸檬酸，金屬離子總摩爾量與檸檬酸的摩爾比 為1:0. 6,在室溫下充分?jǐn)嚢?，靜置12h，形成絡(luò)合溶液；
[0012] (3)然后稱取40?60g的活性炭置于500ml蒸發(fā)皿中，絡(luò)合液緩慢滴入活性炭中 并攪拌，使金屬檸檬酸絡(luò)合物溶液均勻、飽和地吸附在活性炭表面上；
[0013] (4)將步驟（3)所得浸漬物烘干、粉碎后在IKTC中烘干，然后放入馬弗爐中230°C 下熱分解2h，以除去檸檬酸，最后在流動(dòng)空氣中的馬弗爐中650°C焙燒3h，即得到（Cei_x LaJh · Aly 02_z系列樣品。
[0014] 作為優(yōu)選，步驟（3)中所述活性炭的比表面積為254m2/g。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0016] 1.本發(fā)明所制備得到的Ce-La-Al-O氧化物體系，是以CeO2-La 2O3固溶體與 γ -Al2O3共生共存的立方晶體結(jié)構(gòu)體。這種多相共生共存復(fù)合儲(chǔ)氧材料具有較高的儲(chǔ)氧性 能以及較好的水熱穩(wěn)定性。
[0017] 2.本發(fā)明儲(chǔ)氧材料所采用的制備方法具有成本低，過程易控制，生產(chǎn)設(shè)備簡易，操 作簡單和安全的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0018] 圖 1 為儲(chǔ)氧材料（Ceh La丄.4 · Α1α602_ζ(χ = 0, 0· 04, 0· 08, 0· 12, 0· 16 ;y = 0· 6) 的XRD圖譜；
[0019] 圖 2 為老化后的儲(chǔ)氧材料（Ceh Lax)a4 · Α1α602_ζ(χ = 0, 0· 04, 0· 08, 0· 12, 0· 16 ; y = 0. 6)的XRD圖譜，其中"Aged"表示老化后樣品；
[0020]圖 3 為儲(chǔ)氧材料（Cea92Laatl8) h · Aly 02_z (X = 0· 08 ;y = 0, 0· 3, 0· 6, 0· 8)的 XRD 圖譜；
[0021] 圖4為儲(chǔ)氧材料（cei_x Lax) α4 · Α1α602_ζ和老化后的儲(chǔ)氧材料（Ce ^ Lax)α4 ·Α1α602_ζ(X = 0, 0.04, 0.08,0· 12, 0· 16 ;y = 0.6)樣品的儲(chǔ)氧量（OSC)曲線，其中 "Aged"表示老化后樣品。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保 護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0023] 實(shí)施例 1:儲(chǔ)氣材料(Ce & Lax)0 4 · Α1α602_ζ(χ = 0, 0· 04, 0· 08, 0· 12, 0· 16 ;y = 〇. 6)的制備
[0024] 將硝酸亞鈰（Ce(NO3)3 · H2O)、硝酸鑭（La(NO3)3 · 6H20)、硝酸鋁（Al (NO3)3 · 9H20) 分別配制成3. 000mol/L、2. 100mol/L、2. 284mol/L的水溶液，按照不同比例（X = 0, 0. 04, 0. 08, 0. 12, 0. 16 ;y = 0. 6)分別取一定體積溶液混合均勻，然后向混合溶液中加入 57. 6g檸檬酸，室溫下充分?jǐn)嚢?，靜置12h。稱取50g活性炭（Cabot VXC-72)置于IOOOml 蒸發(fā)皿中，將混合溶液緩慢滴入并攪拌，使得金屬檸檬酸絡(luò)合物溶液均勻、飽和地吸附在炭 黑表面上。將所得浸漬物在ll〇°C烘干后粉碎，在230°C熱解2h，然后置于流動(dòng)空氣氣氛的 馬弗爐中650 °C焙燒3h，得到淡黃色的Ce-La-Al共生復(fù)合氧化物。
[0025] 表 1 儲(chǔ)氧材料（Ceh Lax)a4 ·Α1α602_ζ(χ = 0, 0· 04, 0· 08, 0· 12, 0· 16 ;y = 0· 6)的 制備條件
[0026]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種儲(chǔ)氧材料，其特征在于：所述儲(chǔ)氧材料通式為（Ce hLaJh · Aly02_z，其中X = O ?0. 16 ;y = O ?0. 8 ;z = O ?0. 063。
2. -種儲(chǔ)氧材料，其特征在于：所述儲(chǔ)氧材料通式為（Ce ^ LaJh · Aly02_z，其中X = 0. 08 ;y = 0. 6 ;z = 0. 016。
3. -種如權(quán)利要求1或2所述儲(chǔ)氧材料的制備方法，其特征在于：所述制備方法步驟 如下： (1) 將已經(jīng)配制好的濃度分別為 3. 000mol/L、2. lOOmol/L 和 2. 284mol/L 的 Ce(N03)3、 Al (NO3) 3和La (NO 3) 3溶液按照體積比56. 0?66. 7 :0?15. 2 :0?175. 1加入反應(yīng)容器中， 然后混合均勻； (2) 向混合溶液中加入50?70g的檸檬酸，金屬離子總摩爾量與檸檬酸的摩爾比為 1:0. 6,在室溫下充分?jǐn)嚢?，靜置12h，形成絡(luò)合溶液； (3) 然后稱取40?60g的活性炭置于500ml蒸發(fā)皿中，絡(luò)合液緩慢滴入活性炭中并攪 拌，使金屬檸檬酸絡(luò)合物溶液均勻、飽和地吸附在活性炭表面上； (4) 將步驟（3)所得浸漬物烘干、粉碎后在IKTC中烘干，然后放入馬弗爐中230°C 下熱分解2h，以除去檸檬酸，最后在流動(dòng)空氣中的馬弗爐中650°C焙燒3h，即得到 (Ce1-J iLax) i_y · Aly02_z系列樣品。
4. 如權(quán)利要求3所述制備方法，其特征在于：步驟（3)中所述活性炭的比表面積為 254m2/g〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種儲(chǔ)氧材料及其制備方法。一種儲(chǔ)氧材料，其特征在于：所述儲(chǔ)氧材料通式為(Ce1-x Lax)1-y·Aly O2-z，其中x＝0～0.16；y＝0～0.8；z＝0～0.063。本發(fā)明的儲(chǔ)氧材料具有較高的儲(chǔ)氧性能以及較好的水熱穩(wěn)定性。此外，本發(fā)明還提供了該儲(chǔ)氧材料的制備方法，所述制備方法具有成本低，過程易控制，生產(chǎn)設(shè)備簡易，操作簡單和安全的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B01J23-10
【公開號(hào)】CN104607173
【申請?zhí)枴緾N201510025415
【發(fā)明人】李斌, 王亮, 董麗輝, 黃美娜
【申請人】廣西大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月19日