一种氧化锆复合物纳米晶体材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种氧化锆复合物纳米晶体材料的制备方法。其包括水解成核、共沉复合、偶联处理及煅烧粉碎等步骤。利用本发明提供的氧化锆复合物纳米晶体材料的制备方法制成的氧化锆-镧或稀土氧化物的复合物纳米晶体粒径小于5纳米，并形成氧化锆-镧或稀土氧化物的真正固溶体，从而保证了氧化锆-镧或稀土氧化物复合物具有的晶相稳定性及热稳定性，即使在1050℃高温下经10小时烧结老化，其晶体粒径仍保持在20纳米以下，并且保持其固溶体特性。另外，由于氧化锆-氧化铈复合物纳米晶体中加入有铈元素，当其作为汽车尾气催化剂使用时具有必不可少的储氧性能及耐高温性能。

主权项

1、一种氧化锆复合物纳米晶体材料的制备方法，其特征在于：所述的氧化锆复合物纳米晶体材料的制备方法是按照下列步骤顺序进行：(1)水解成核：在Zr4+浓度为1.8-3.0％的氧氯化锆或可溶性的锆无机酸盐水溶液中，于室温至120℃的温度下加入水解成核剂进行成核处理，可溶性的锆无机酸盐为硝酸锆或硫酸锆，水解成核剂为硫酸或可溶性的硫酸铵、硫酸镁、硫酸锆、硫酸钾、硫酸钠中的一种或它们之间的任意混合物，其中SO42-和Zr4+的重量之比为0.2-0.6，处理后获得的水解产物为纳米级锆盐晶核，然后用浓度为5-20％的碱溶液将上述水解产物的pH值调至2-5以形成纳米级水合氧化锆胶体，碱溶液为氨水、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或它们之间的任意混合物，将该水合氧化锆胶体于室温下放置4-48小时进行陈化，然后用碱溶液将其pH值调至6-10，以使胶体凝聚成容易过滤的胶体凝聚物，然后采用过滤-洗涤的方法以pH值为8-12的氨水溶液作为洗涤液来除去该胶体凝聚物中的杂质并制成滤饼，最后在该滤饼中加入重量为Zr4+重量10-15倍的去离子水而得到纳米级水合氧化锆胶体悬浮液；(2)共沉复合：将除去杂质后的水合氧化锆胶体悬浮液在pH值为8-12、温度为40-100℃的条件下与作为共沉淀复合稳定剂，浓度范围为5％至饱和溶液的镧系或稀土金属盐水溶液混合，镧系或稀土金属盐为镧、铈、镨、钕、钇的氯化物、硝酸盐或硫酸盐中的一种或它们之间的任意混合物其中镧系或稀土元素的加入总量RE和Zr4+的重量之比为0.35-1.5，然后在保持pH值恒定不变及强烈搅拌条件下使共沉淀复合稳定剂的水合物均匀地沉淀在水合氧化锆上而形成沉淀复合物，并且采用过滤-洗涤的方法以pH值为8-12的氨水溶液作为洗涤液来除去该沉淀复合物中的杂质并制成滤饼，最后在该滤饼中加入重量为Zr4+重量1-5倍的去离子水而形成水合氧化锆复合物纳米体系料浆；(3)偶联处理：于pH值为8-9、温度为室温至40℃的条件下，在水合氧化锆复合物纳米体系料浆中加入重量为其重量0.25-1.5％的金属酸酯偶联剂，金属酸酯偶联剂为钛酸酯、铝酸酯或锆铝酸酯偶联剂，然后强烈搅拌2-6小时而对复合物纳米基体进行偶联表面处理，以形成纳米基体保护层，最后用去离子水反复进行洗涤并过滤而得到纯净的水合氧化锆复合物滤饼；(4)煅烧粉碎：将上述水合氧化锆复合物滤饼在400-1100℃的温度下煅烧8-20小时即可形成氧化锆复合物纳米晶体，然后将晶体进一步粉碎、筛选。