專利名稱：一種La、Zr摻雜γ-Al₂O₃的水熱合成制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及摩托車三元催化耐高溫、高比表面積的催化劑涂層材料制備方法，具體說(shuō)是一種La、Zr摻雜Y -Al2O3的水熱合成制備方法。
背景技術(shù)：
隨著摩托車保有量的日益提高，治理摩托車尾氣污染成為當(dāng)前和今后十分重要的課題。在目前，一般新鮮態(tài)催化劑的催化效果均能滿足法規(guī)要求，如Y -Al2O3材料，其應(yīng)用于汽車催化劑涂層已經(jīng)有很多年的歷史，毋容置疑Y -Al2O3多孔性和熱穩(wěn)定性才是是保證催化劑質(zhì)量的重要前提，因?yàn)閅-Al2O3結(jié)構(gòu)中氧離子近似為立方面心緊密堆積，Al3+不規(guī)則地分布在由氧離子圍成的八面體和四面體空隙之中，多孔性特征非常顯著。而實(shí)際中，摩托車的工況比汽車更加惡劣，尤其是摩托車的轉(zhuǎn)速和溫度更高，對(duì)催化器來(lái)說(shuō)熱負(fù)荷和催化負(fù)荷顯著增加，對(duì)于Y-Al2O3材料，其在高溫時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閍-Al2O3,a -Al2O3氧離子為六方緊密堆積，Al3+對(duì)稱地分布在氧離子圍成的八面體配位中心，
Y-Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)閍 -Al2O3造成晶粒團(tuán)聚，比表面積減小同樣十分顯著。為克服以上問(wèn)題，一般的方法是在Y-Al2O3中添加助劑La、Zr，以此來(lái)明顯提高
Y-Al2O3熱穩(wěn)定性和晶向轉(zhuǎn)變溫度。目前類似關(guān)于這方面的研究和應(yīng)用也比較多，已經(jīng)公開(kāi)的發(fā)明有羅狄亞電子與催化公司申請(qǐng)的專利CN1668534，基于氧化鋯和鈰、鑭和另一種稀土元素的氧化物的組合物，其制備方法和其作為催化劑的用途；浙江大學(xué)申請(qǐng)的專利CN1752012，鈰鑭復(fù)合氧化物的制備方法；以上所述制備方法大多是機(jī)械混合法、沉淀法、溶膠法，且大多是硝酸鹽的轉(zhuǎn)換，得到的復(fù)合物晶粒比較粗，在合成過(guò)程中會(huì)污染環(huán)境，這與目前倡導(dǎo)的綠色環(huán)保理念相背離，此外，獲得的復(fù)合物中Y -Al2O3材料晶向轉(zhuǎn)變溫度一般在900°C -IOOO0C，該晶向轉(zhuǎn)變溫度相對(duì)偏低，很難滿足摩托車實(shí)際使用的需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種La、Zr摻雜Y-Al2O3的水熱合成制備方法，使得到的復(fù)合物晶粒更細(xì)，為納米級(jí)，而且整個(gè)合成過(guò)程無(wú)污染物產(chǎn)生，環(huán)保安全，關(guān)鍵的是合成的復(fù)合物的晶向轉(zhuǎn)變溫度可以達(dá)到1100°C以上，明顯提高了 Y-Al2O3材料的耐溫性能，為催化劑在高溫耐久性提供了可靠的保證。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種La、Zr摻雜Y -Al2O3的水熱合成制備方法，包括以下幾個(gè)步驟
a、原材料的混合與攪拌
按照摩爾比將異丙醇鋁、異丙醇鑭、異丙醇鋯進(jìn)行混合，并按照30%固溶比加入離子水，進(jìn)行攪拌I小時(shí)左右，之后再加入PH值調(diào)節(jié)劑使溶液得到適當(dāng)?shù)腜H值，然后再進(jìn)行攪拌30分鐘；b、水熱合成
將攪拌好的上述材料加入到反應(yīng)釜中，加溫使得溫度保持在18(T20(TC，壓力保持在35-40MPa，在加熱過(guò)程中要注意檢查密封處不可泄露，連續(xù)反應(yīng)600分鐘后，停止加熱，等溫度下降到70°C以下打開(kāi)反應(yīng)釜，取出生成物；
c、生成物的分離、洗滌和干燥燒結(jié)
將生成物收集，放入高速離心機(jī)10000RPM的速度離心分離15分鐘后，去除上層液體，將下層的沉淀物取出加入適量的乙醇溶解洗滌，并將洗滌后的上層液體去除，再重新加 入乙醇重復(fù)洗滌操作兩三次，將獲得生成物中的乙醇揮發(fā)完全，而后將沉淀取出置于120°C烘箱干燥約4小時(shí)后，放置在燒結(jié)爐中700°C保溫4小時(shí)，即可得到純凈干燥的La，Zr摻雜
Y-Al2O3。進(jìn)一步地，上述異丙醇鋁、異丙醇鑭、異丙醇鋯的摩爾比為異丙醇鋁100、異丙醇鑭f 10、異丙醇鋯f 5。進(jìn)一步地，上述的異丙醇鋁、異丙醇鑭、異丙醇鋯的純度均要達(dá)到99%以上。進(jìn)一步地，上述的PH值調(diào)節(jié)劑為濃硝酸。進(jìn)一步地，上述的PH值調(diào)節(jié)劑的加入量最終應(yīng)保證溶液的PH=3 4。本發(fā)明為一種La、Zr摻雜Y-Al2O3的水熱合成制備方法，其在制備過(guò)程中，將異丙醇鋁、異丙醇鑭、異丙醇鋯按照規(guī)定摩爾比混合并攪拌，并經(jīng)過(guò)高溫高壓和一定時(shí)間的合成反應(yīng)而生成復(fù)合氧化物，而后經(jīng)乙醇的多次洗滌，并最終干燥后得到純凈的La，Zr摻雜
Y-Al2O3 材料。通過(guò)本發(fā)明制備方法獲得的復(fù)合物晶粒更細(xì)，為納米級(jí)，而且整個(gè)合成過(guò)程無(wú)污染物產(chǎn)生，環(huán)保安全，最關(guān)鍵的一點(diǎn)是，通過(guò)以上制備方法獲得的Y-Al2O3結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大大提高，比表面積新鮮態(tài)能達(dá)到180-230 m2/g，1100°C老化4小時(shí)后的比表面積能達(dá)到120-150 m2/g，使得￥^1203晶向轉(zhuǎn)變溫度由8001 9001提高到1000°C以上，對(duì)催化劑的抗老化性能起到了決定性的作用。
具體實(shí)施例方式一種La、Zr摻雜Y -Al2O3的水熱合成制備方法，包括以下幾個(gè)步驟
第一步稱取異丙醇鋁異丙醇鑭異丙醇鋯=2042. 4克65. 9克56. 9克進(jìn)行混合，加入5052. I克去離子水，攪拌I小時(shí)后,再加入適量濃硝酸,測(cè)試PH=3. 9，再進(jìn)行攪拌30分鐘，停止攪拌。第二步將上述混合物置于反應(yīng)釜中后密封加熱到190°C，調(diào)整壓力為38. OMPa后保溫保壓，600分鐘后停止加熱和加壓，等反應(yīng)釜溫度降低70°C時(shí)，卸除壓力，打開(kāi)反應(yīng)釜，取出生成物。第三步將生成物收集并放置于高速離心機(jī)10000RPM的速度離心分離15分鐘后
停止離心機(jī)。第四步去除生成物的上層液體，之后加入800ML的無(wú)水乙醇進(jìn)行洗滌，并將洗滌后的上層液體去除，再加入無(wú)水乙醇連續(xù)洗滌2次，最后獲得的生成物等其中乙醇全部揮發(fā)約2小時(shí)后再放入烘箱120°C保溫4H，再放置在燒結(jié)爐中700°C保溫4小時(shí)，即得到了干燥純凈的La，Zr摻雜Y -Al2O3。
通過(guò)以上制備方法獲得的Y -Al2O3結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大大提高，比表面積新鮮態(tài)能達(dá)到192 m2/g，1100°C老化4小時(shí)后的比表面積能達(dá)到120 m2/g，使得Y-Al2O3晶向轉(zhuǎn)變溫度由800°C、00°C提高到1000°C以上，對(duì)催化劑的抗老化性能起到了決定性的作用。
本發(fā)明制備方法獲得的La，Zr摻雜Y -Al2O3材料應(yīng)用在排量為150CC摩托車上通過(guò)了耐久200H的排放測(cè)試，對(duì)CO、HC、NOX的轉(zhuǎn)換率分別能達(dá)到94%、92%、89%。
權(quán)利要求
1.一種La、Zr摻雜Y-Al2O3的水熱合成制備方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟， a、原材料的混合與攪拌 按照摩爾比將異丙醇鋁、異丙醇鑭、異丙醇鋯進(jìn)行混合，并按照30%固溶比加入離子水，進(jìn)行攪拌I小時(shí)左右，之后再加入PH值調(diào)節(jié)劑使溶液得到適當(dāng)?shù)腜H值，然后再進(jìn)行攪拌30分鐘； b、水熱合成 將攪拌好的上述材料加入到反應(yīng)釜中，加溫使得溫度保持在18(T20(TC，壓力保持在35-40MPa,在加熱過(guò)程中要注意檢查密封處不可泄露，連續(xù)反應(yīng)600分鐘后，停止加熱，等溫度下降到70°C以下打開(kāi)反應(yīng)釜，取出生成物； c、生成物的分離、洗滌和干燥燒結(jié)將生成物收集，放入高速離心機(jī)10000RPM的速度離心分離15分鐘后，去除上層液體，將下層的沉淀物取出加入適量的乙醇溶解洗滌，并將洗滌后的上層液體去除，再重新加入乙醇重復(fù)洗滌操作兩三次，將獲得的生成物中的乙醇揮發(fā)完全，而后將沉淀取出置于120°C烘箱干燥約4小時(shí)后，再放置在燒結(jié)爐中700°C保溫4小時(shí)，即可得到純凈干燥的La, Zr 摻雜 y -Al2O3O
2.如權(quán)利要求I所述的一種La、Zr摻雜Y-Al2O3的水熱合成制備方法，其特征在于所述異丙醇鋁、異丙醇鑭、異丙醇鋯的摩爾比為異丙醇鋁100、異丙醇鑭f 10、異丙醇鋯廣5。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種La、Zr摻雜Y-Al2O3的水熱合成制備方法，其特征在于所述異丙醇鋁、異丙醇鑭、異丙醇鋯的純度均要達(dá)到99%以上。
4.如權(quán)利要求I所述的一種La、Zr摻雜、-Al2O3的水熱合成制備方法，其特征在于所述PH值調(diào)節(jié)劑為濃硝酸。
5.如權(quán)利要求I或4所述的一種La、Zr摻雜、-Al2O3的水熱合成制備方法，其特征在于所述PH值調(diào)節(jié)劑的加入量最終應(yīng)保證溶液的PH=3 4。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種La、Zr摻雜γ-Al2O3的水熱合成制備方法，其包括原材料的混合與攪拌，水熱合成，生成物的分離、洗滌、干燥燒結(jié)三個(gè)步驟。本發(fā)明設(shè)計(jì)的水熱合成制備方法，可使得到的復(fù)合物晶粒更細(xì)，為納米級(jí)，而且整個(gè)合成過(guò)程無(wú)污染物產(chǎn)生，環(huán)保安全，關(guān)鍵的是合成的復(fù)合物的晶向轉(zhuǎn)變溫度可以達(dá)到1100℃以上，明顯提高了γ-Al2O3材料的耐溫性能，為催化劑在高溫耐久性提供了可靠的保證。
文檔編號(hào)B01D53/94GK102614863SQ201210047310
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者姜玉平, 柏威廉, 黃敏 申請(qǐng)人:浙江通源材料科技有限公司