專利名稱：鈰鑭復(fù)合氧化物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于催化消除VOCs催化劑涂層用的新材料鈰鑭復(fù)合氧化物，特別是涉及超細(xì)粒子鈰鑭復(fù)合氧化物制備方法。
背景技術(shù)：
揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds，簡(jiǎn)稱VOCs)是毒性大、室內(nèi)外空氣中廣泛存在的一類污染物，它主要來(lái)源于有機(jī)化工原料的加工和使用過(guò)程中和汽車尾氣的排放，其毒性、刺激性和致癌作用給人們帶來(lái)極大的健康風(fēng)險(xiǎn)。因此，世界各國(guó)都非常重視VOCs處理技術(shù)的開發(fā)和研究，并具有嚴(yán)格的有關(guān)排放的法規(guī)，基于越來(lái)越緊迫的環(huán)境污染控制要求，因此探索和尋找VOCs控制技術(shù)已成為研究的熱點(diǎn)。CeO2基的無(wú)機(jī)非金屬納米材料在汽車尾氣三元催化劑載體、環(huán)保催化劑涂層等方面被廣泛應(yīng)用。目前的VOCs凈化催化劑的載體材料一般是堇青石，其上涂覆Al2O3再負(fù)載活性組分。采用常規(guī)的Al2O3涂層的催化劑，當(dāng)使用溫度較高時(shí)會(huì)引起相變，導(dǎo)致燒結(jié)，易造成性能急劇下降，影響催化劑活性。利用納米材料的優(yōu)勢(shì)，研制和開發(fā)在高溫下既有高催化活性又有良好熱穩(wěn)定性的新型Ce-Zr基稀土復(fù)合材料，使其作為環(huán)保催化劑涂層的重要材料具有十分重要的意義。目前制備納米材料的主要方法有溶膠凝膠法、共沉淀法、液相反應(yīng)法、物理氣相沉積法、固相反應(yīng)法等，但這些方法存在的主要問(wèn)題是難以制得微觀均勻、不團(tuán)聚的理想復(fù)合粉體。
中國(guó)專利z102136273.4公開了一種鈰鋯鋇復(fù)合氧化物及其制備方法，是以金屬硝酸鹽，硝酸鈰、硝酸鋯、硝酸鋇為原料，通過(guò)聚乙二醇高分子表面修飾劑，采用正丁醇共沸蒸餾的方法制得，是具有高比表面的超細(xì)粒子，但其制備工藝條件控制困難，貴金屬的含量較高，主要用于汽車尾氣處理，對(duì)于催化消除VOCs效果則不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備工藝條件控制容易的、用于處理VOCs的、超細(xì)粒子鈰鑭復(fù)合氧化物粉體。
本發(fā)明提供的超細(xì)粒子鈰鑭復(fù)合氧化物鈰鑭復(fù)合氧化物粉體，分子式為CexLa1-xOz，其制備步驟是(1)按鈰鑭的摩爾比例為X∶1-X計(jì)算，其中X＝0.1-0.9，稱取相應(yīng)量的原料硝酸鈰、硝酸鑭，加適量水溶解得混合溶液；(2)在含分子量為6000-20000聚乙二醇的水溶液中，緩慢滴加由步驟(1)制得的混合溶液，在磁力攪拌條件下用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值等于9-10時(shí)，停止滴加；(3)繼續(xù)攪拌上述溶液10-20分鐘后，將調(diào)節(jié)好的溶液在溫度為-5-0℃冷卻凝膠，時(shí)間為20-30小時(shí)；(4)抽濾除去溶劑，與凝膠重量的1-10倍的正丁醇共沸蒸餾，到93-100℃時(shí)，共沸物被蒸出，待水份完全脫除后，溫度迅速升到正丁醇的沸點(diǎn)118℃，在此條件下繼續(xù)回流0.25-1.0小時(shí)，然后蒸干正丁醇，得淡黃色粉體；(5)將此粉體在500-650℃下焙燒2-6小時(shí)，制得超細(xì)粒子鈰鑭復(fù)合氧化物。
本發(fā)明所述正丁醇為凝膠重量的8-10倍。
本發(fā)明所述pH值為9-10。
本發(fā)明所述氨水濃度為20-30％。
本發(fā)明產(chǎn)生的技術(shù)效果本發(fā)明提供高性能的超細(xì)粒子鈰鑭復(fù)合氧化物的制備方法，制得的產(chǎn)品粒徑達(dá)納米級(jí)(10～20nm)，作為VOCs催化劑載體的涂覆材料可大大提高催化劑的活性并降低貴金屬的含量。
本發(fā)明的鈰鑭復(fù)合氧化物加入于蜂窩陶瓷載體涂層材料中，可獲得高性能的VOCs凈化催化劑。新復(fù)合材料具有以下特點(diǎn)以甲苯，丙酮，乙酸乙酯為VOCs特征反應(yīng)物，通過(guò)Ce-La粉體對(duì)γ-Al2O3涂層液的摻雜改性后，在220℃較低的反應(yīng)溫度下，甲苯的轉(zhuǎn)化率可達(dá)98％，丙酮和乙酸乙酯的完全轉(zhuǎn)化溫度均為280℃。
負(fù)載活性組分Pd后，對(duì)甲苯的完全轉(zhuǎn)化溫度為120℃，對(duì)丙酮和乙酸乙酯的氧化溫度為200℃，與傳統(tǒng)的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的負(fù)載貴金屬的蜂窩催化劑相比，對(duì)甲苯的完全氧化溫度下降了100℃，對(duì)丙酮的完全氧化溫度下降了120℃，對(duì)乙酸乙酯的完全氧化溫度下降了70℃。
采用納米復(fù)合粉體進(jìn)行涂層改性后，提高了處理VOCs的效率，降低了貴金屬Pd的含量。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1參照上述的制備步驟稱取Ce(NO3)3·6H2O，La(NO3)4·6H2O，加適量水溶解，待用。上述物質(zhì)的摩爾比為X∶1-X(X＝0.1-0.9)。
在含聚乙二醇(分子量為6000-20000)重量百分比為1-10wt％的水溶液中緩慢滴加上述的混合溶液，在磁力攪拌條件下，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值等于9-10時(shí)，停止滴加。
繼續(xù)攪拌上述溶液10-20分鐘后，將溶液保持在-5-0℃條件下，保持時(shí)間為20-30小時(shí)。
將該溶液抽濾除去溶劑，將凝膠溶于正丁醇為凝膠重量的8-10倍正丁醇中，在三頸瓶中加熱，當(dāng)達(dá)到93-100℃時(shí)，共沸物被蒸出，待水份完全脫除后，溫度迅速升到正丁醇的沸點(diǎn)118℃，在此條件下繼續(xù)回流0.25-1.0小時(shí)，然后蒸干正丁醇，得淡黃色粉體。
將此粉體在500-650℃下焙燒2-6小時(shí)，即可獲得本發(fā)明的CexLa1-XOz復(fù)合氧化物粉體。
實(shí)施例2鈰鑭復(fù)合氧化物粉體制備的一個(gè)具體實(shí)施例，其步驟為(1)按Ce∶La的比例為Ce為X，La為1-X(X＝0.1～0.9)的摩爾比計(jì)算稱取5.05-15.5gCe(NO3)3·6H2O，9.00-0.5g La(NO3)4·6H2O，加適量水溶解，待用。
(2)在100ml含聚乙二醇(分子量20000)5g的水溶液中緩慢滴加①所述的混合溶液，在磁力攪拌條件下，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值等于9-10時(shí)，停止滴加。
(3)繼續(xù)攪拌15分鐘后，將溶液在-5℃條件下保持24小時(shí)。
(4)然后將該溶液抽濾除去溶劑，取固體溶于過(guò)量正丁醇中，在三頸瓶中加熱，當(dāng)達(dá)到93-100℃時(shí)，共沸物被蒸出，待水份完全脫除后，溫度迅速升到正丁醇的沸點(diǎn)118℃，在此條件下繼續(xù)回流0.5h，然后蒸干正丁醇，得淡黃色粉體。
(5)將此粉體在600℃下焙燒2h，制得Ce0.9La0.1Oz復(fù)合氧化物粉體(以理論產(chǎn)量2g計(jì)算)。
權(quán)利要求
1.一種用于催化消除VOCs催化劑涂層用的超細(xì)粒子鈰鑭復(fù)合氧化物粉體，分子式為CexLa1-xOz，其特征是由以下制備方法獲得，制備步驟是(1)按鈰∶鑭的摩爾比例為X∶1-X計(jì)算，其中X＝0.1-0.9，稱取相應(yīng)量的原料硝酸鈰、硝酸鑭，加適量水溶解得混合溶液；(2)在含分子量為6000-20000聚乙二醇的水溶液中，緩慢滴加由步驟(1)制得的混合溶液，在磁力攪拌條件下用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值等于9-10時(shí)，停止滴加；(3)繼續(xù)攪拌上述溶液10-20分鐘后，將調(diào)節(jié)好的溶液在溫度為-5-0℃冷卻凝膠，時(shí)間為20-30小時(shí)；(4)抽濾除去溶劑，與凝膠重量的8-10倍的正丁醇共沸蒸餾，到93-100℃時(shí)，共沸物被蒸出，待水份完全脫除后，溫度迅速升到正丁醇的沸點(diǎn)118℃，在此條件下繼續(xù)回流0.25-1.0小時(shí)，然后蒸干正丁醇，得淡黃色粉體；(5)將此粉體在500-650℃下焙燒2-6小時(shí)，制得超細(xì)粒子鈰鑭復(fù)合氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)粒子鈰鑭復(fù)合氧化物粉體制備方法，其特征所述的聚乙二醇重量百分比為1-10wt％的水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)粒子鈰鑭復(fù)合氧化物粉體制備方法，其特征所述氨水濃度為20-30％。
全文摘要
一種用于處理VOCs的超細(xì)粒子鈰鑭復(fù)合氧化物粉體的制備方法，以金屬硝酸鹽為原料，采用高分子表面修飾劑和正丁醇共沸蒸餾的方法制備，鈰鑭復(fù)合氧化物粉體分子式為Ce
文檔編號(hào)B01J23/10GK1752012SQ20051005071
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者陳敏, 周仁賢 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)