【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂领域，具体涉及一种粒度可调的铈锆固溶体及其制备方法。
技术介绍
1、目前，三效催化转化器(twc)是控制汽车燃烧室不完全燃烧所产生的co、hc和nox同时消除的主要技术。由于hc/co/nox转化受到氧分压的强烈影响，因此具有催化释放或吸附氧气特性的ce-zr复合氧化物已被广泛应用于twcs。铈被认为是主要的储氧材料，因为ce4+/ce3+的可逆转化，使ceo2能够在贫氧和富氧条件下分别储存和释放氧气，即所谓的储氧能力(osc)，以及能够将贵金属稳定的分散在其表面，以增加催化剂的热稳定性。而与纯ceo2相比，ceo2-zro2固溶体具有良好的热稳定性、优异的氧迁移率和大量的氧空位，是研制具有高温稳定性和低温活性的三元催化剂的关键因素。在ce-zr固溶体中加入三价稀土离子(y3+，la3+，nd3+和pr3+)，可以进一步增加萤石晶格中的氧空位，进行电荷补偿，促进氧的扩散或转移，提高固溶体的热稳定性和储放氧能力。
2、硫酸根配位共沉淀法是使用硫酸根与锆离子配位形成络合物，然后使用氢氧化钠作为沉淀剂将锆和稀土元素进行沉淀转化，得到多孔的氢氧化物前驱体，经焙烧后得到产品。但目前传统的铈锆固溶体制备工艺均无法对所制备出的铈锆固溶体粒度进行限制或调控，导致同一制备工艺不同时期的产品出现较大的粒度偏差。而针对不同的粒度要求，大多是通过将大粒度的储氧材料进行再粉碎和球磨，以满足较小粒度材料的加工需求。由于再粉碎和球磨过程在时间和人力成本上消耗较大，同时粒度的不稳定也导致后处理工艺的控制参数不一，极大的影响了整个
3、现有技术中，cn 117509725 a公开了一种具有超细晶粒尺寸的铈锆固溶体，目的是改善铈锆固溶体老化后的比表面积和粒径，包括步骤1：将碱式硫酸锆、可溶性稀土金属盐、可溶性铈盐混合制备得到盐溶液；步骤2：将双氧水、盐溶液混合，调整ph得到沉淀；步骤3：将沉淀洗涤焙烧得到铈锆固溶体；
4、cn 112573569 b公开了一种具有高耐热性的稀土复合氧化物及其制备方法，其通过对硫酸盐添加量和结构调节剂的添加量进行调整，可以对材料的孔径分布进行控制，从而适应不同的应用要求。该专利技术的稀土复合氧化物粒度为10-20μm，比表面积为85-100m2/g；1000℃下老化4h后比表面积为55-70m2/g；1100℃下老化4h后比表面积为30-40m2/g。
5、铈锆类储氧材料在实际的工业应用中，针对粒度要求，大多是通过将大粒度的储氧材料进行再粉碎和球磨，以满足较小粒度材料的加工需求。正因如此，起始粒度较小的材料，将会大大限制其在工业生产中的适用性，而再粉碎和球磨过程也极其耗时，从而极大的影响了整个制备工艺的生产效率和经济效益。
6、本申请人在对在先申请cn 117509725 a进一步研究后发现，在该方案的基础上，想要实现20μm以下粒度可调节，是一件较难的事情。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种粒度可调的铈锆固溶体的制备方法，通过控制锆盐溶液的升温时间，可以控制铈锆固溶体粒度；在选定的起始锆溶液浓度范围内，粒度的调控作用呈“抛物线”趋势变化，本专利技术同时保证了铈锆固溶体的高活性。
2、同时，本专利技术还提供了基于该方法制备得到的铈锆固溶体。
3、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
4、一种粒度可调的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5、步骤1：将可溶性硫酸盐、可溶性锆盐溶液预先混合，得到锆盐溶液，并升温至95-100℃；
6、步骤2：将步骤1的溶液保温熟化，得到锆前驱体浆料；
7、步骤3：将锆前驱体浆料、可溶性稀土金属盐、可溶性铈盐混合得到盐溶液；
8、步骤4：将盐溶液、双氧水混合，加入碱性物质调整ph得到沉淀；
9、步骤5：将沉淀过滤、焙烧得到铈锆固溶体；
10、所述锆盐溶液中锆离子的浓度为5-6wt％；
11、所述步骤1的升温时间为10-80min。
12、锆前驱体浆料(也称为“碱式硫酸锆浆料”)扮演“骨架”作用；遇碱液反应后，碱式硫酸锆在向氢氧化物转化的过程中，其结构基本不变，其它金属离子即可在其架构上沉淀生长，因而沉淀所得的前驱体在遇碱反应前后，其粒度变化不大，而同时期以相同制备方法制备的多个铈锆前驱体，由于在相同条件下焙烧，所得铈锆固溶体的最终粒度会因高温脱水而缩小，但其粒度变化规律与前驱体基本一致，因此稳定后的碱式硫酸锆粒度基本决定了铈锆固溶体的最终粒度。
13、通过改变起始zr溶液的浓度、升温时间，归根结底即改变溶液中溶质浓度和升温速率，而这一变化将导致溶液处于成核阶段的时间被改变，导致成核的数量变多或变少，但该体系中zr离子的含量是固定的，从而用于核生长阶段的zr离子变少或变多，致使所制备的碱式硫酸锆的粒度变化，并影响铈锆固溶体的最终粒度。
14、而实现粒度的可控(或者说成核数量的可控)，应该将锆离子的浓度控制在一个合适的范围，低于或高于该范围，粒度可调性明显变差。
15、在本专利技术的一些优选案例中，所述锆盐溶液中锆离子的浓度为5.0wt％、5.1wt％、5.2wt％、5.3wt％、5.4wt％、5.5wt％、5.6wt％、5.7wt％、5.8wt％、5.9wt％、6.0wt％。
16、在上述方法中，所述步骤2中，加入可溶性硫酸盐溶液进行保温熟化；所述步骤2中的可溶性硫酸盐与可溶性锆盐的摩尔比为0.2-0.4:1；
17、和/或，所述步骤1中，可溶性硫酸盐与可溶性溶液的摩尔比为0.2-0.4:1；
18、和/或，所述步骤2中的熟化时间为0-75min。
19、先在锆盐溶液中加入少量硫酸根，升温至95℃以上保温一段时间后，溶液体系将进入成核阶段，碱式硫酸锆以细小晶核的形式存在于溶液中。然后继续往碱式硫酸锆溶胶中加入硫酸盐溶液，硫酸根会与溶液中游离的锆离子结合，堆积在晶核表面形成颗粒，随着颗粒间的无序堆积生长，从而形成具有大孔结构的碱式硫酸锆前驱体。后续工序使用这种具有大孔结构的碱式硫酸锆前驱体制备出来的稀土复合氧化物同样具有大孔结构。
20、在本专利技术的一些优选案例中，所述步骤2中的可溶性硫酸盐与可溶性锆盐的摩尔比为0.2:1、0.22:1、0.24:1、0.26:1、0.28:1、0.3:1、0.32:1、0.34:1、0.36:1、0.38:1或0.4:1；
21、在本专利技术的一些优选案例中，所述步骤1中，可溶性硫酸盐与可溶性锆盐的摩尔比为0.2:1、0.22:1、0.24:1、0.26:1、0.28:1、0.3:1、0.32:1、0.34:1、0.36:1、0.38:1或0.4:1。
22、在上述方法中，所述步骤1中，可溶性锆盐为二氯氧化锆、硝酸锆中的任意一种或多种组合。
23、在上述方法中，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种粒度可调的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，加入可溶性硫酸盐溶液进行保温熟化；所述步骤2中的可溶性硫酸盐与可溶性锆盐的摩尔比为0.2-0.4:1；
3.根据权利要求1所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的可溶性硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾中的任意一种或多种组合，可溶性锆盐为二氯氧化锆、硝酸锆中的任意一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，可溶性稀土金属盐为氯盐、硝酸盐中的任意一种或多种组合；
5.根据权利要求1所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，焙烧温度为700-900℃；
6.根据权利要求1所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，双氧水与Ce3+的摩尔比为0.5-2:1。
7.根据权利要求1所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种或多种组合，所述步骤4中，调整pH至11
8.根据权利要求1所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，铈锆固溶体包括如下重量百分比的组分：二氧化锆30-60％、二氧化铈24-65％、铈以外其他稀土金属的氧化物5-16％。
9.根据权利要求8所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，所述铈以外其他稀土金属的氧化物包括氧化钇、氧化镧、氧化镨、氧化钕中的至少一种。
10.一种铈锆固溶体，其特征在于，采用如权利要求1～9任一所述的方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种粒度可调的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，加入可溶性硫酸盐溶液进行保温熟化；所述步骤2中的可溶性硫酸盐与可溶性锆盐的摩尔比为0.2-0.4:1；
3.根据权利要求1所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的可溶性硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾中的任意一种或多种组合，可溶性锆盐为二氯氧化锆、硝酸锆中的任意一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，可溶性稀土金属盐为氯盐、硝酸盐中的任意一种或多种组合；
5.根据权利要求1所述的铈锆固溶体的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，焙烧温度为700-900℃；
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：高彬，黄英强，谭程校，陈贤娜，万国江，
申请(专利权)人：江门市科恒实业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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