二氧化铈、其制备法和用于净化废气的催化剂
2020-01-13

二氧化铈、其制备法和用于净化废气的催化剂

实质上仅由二氧化铈构成,在900℃煅烧5小时后的比表面积为30.0m

本发明的目的是提供二氧化铈及其制备法以及使用该二氧化铈的废气净化用催化剂,该二氧化铈特别是作为适用于废气净化催化剂的助催化剂,具有优良的耐热性和吸收放出氧气的能力,即使在高温环境下使用仍能维持较高的比表面积,而且即使在更高温环境下使用时,也能维持低温域的吸收放出氧气的能力。

在步骤(a)中,90mol%以上铈离子为4价的铈溶液可优选使用硝酸高铈溶液。该硝酸高铈溶液的初期物理性质,用二氧化铈换算浓度,每1升有250g份,其初期的酸浓度通常是0.1~1N。该初期酸浓度与反应的酸浓度相关,如果酸浓度过低,则后述的沉淀物结晶性不会提高,最终得到的二氧化铈的耐热性可能会低下。而如果酸浓度过高,则在形成铈沉淀的中和反应中需要过剩的碱,这对工业生产不利。

如上所述,本发明的二氧化铈因为在900℃煅烧5小时后仍有较高的比表面积,因此今后可作为需要在900℃左右的高温下使用的助催化剂材料。

步骤(e)中的煅烧温度通常可以在250~900℃间任意选择。虽然可由要求或保证的比表面积及堆密度的值任意选择该煅烧温度,但是作为重视比表面积的助催化剂材料,从实用的观点出发,优选250~800℃,更优选250~700℃,进一步优选280~450℃。煅烧时间可以结合温度进行适当的设置,优选1~10小时。

在本发明的制备法中,接着进行步骤(b),将步骤(a)准备的铈溶液加热保持在60~220℃,使铈溶液反应,步骤(b)所使用的反应器并不重要,密闭型的容器、开放型的容器都可以,优选压热反应器。

汽车等的废气净化用催化剂由在氧化铝、堇青石等催化剂载体上附载催化金属铂、钯或铑以及用于提高这些金属的催化作用的助催化剂构成。作为该助催化剂材料的二氧化铈系材料因为能通过在氧化气氛下吸收氧气,在还原气氛下放出氧气这一二氧化铈的特性,即通过吸收放出氧气的能力高效地净化废气中的有害成分烃、一氧化碳及氧化氮而被大量使用。

此外,日本专利特开2001-89143号公报、特开2000-281343号公报、特许第2789313号说明书、特开2000-128537号公报中,也提到了改善了OSC能的铈系氧化物。但是这些都是在二氧化铈中固溶了至少一种以上元素的复合氧化物,与高纯度的二氧化铈不同。

在本发明的制备法中,步骤(b)后,通常进行将加热保持后的铈溶液冷却的步骤(c)。

本发明的二氧化铈在300℃煅烧10小时后的堆积密度通常是1.3g/ml以下,特别优选1.2g/ml以下。堆积密度的下限没有特别限定,但通常为0.80g/ml左右。该堆积密度可通过将10g在300℃煅烧10小时后的二氧化铈装入20ml的气缸中,以堆积高度2cm,堆积次数200次测定。

此外,为了进一步提高最终得到的二氧化铈的耐热性,也可以在步骤(e)之前,进行步骤(d-1),即把步骤(d)得到的沉淀物用水等溶剂进行分散,通常在60~220℃,优选在80~180℃,更优选在90~160℃热处理后,再度得到沉淀。上述的热处理时间,通常是10分钟~48小时,优选30分钟~36小时,更优选1小时~24小时。

在本发明的制备法中,步骤(b)后,通常进行将加热保持后的铈溶液冷却的步骤(c)。

本发明的废气净化用催化剂,除了具备含本发明二氧化铈的助催化剂之外,没有特别的限制,其制备方法、其他材料等都可以使用公知的东西。

在本发明的制备法中,接着进行步骤(b),将步骤(a)准备的铈溶液加热保持在60~220℃,使铈溶液反应,步骤(b)所使用的反应器并不重要,密闭型的容器、开放型的容器都可以,优选压热反应器。

表2