掺杂元素对铈锆固溶体性能的影响.PDFVIP

第26卷第5期 中 国 稀土 学 报 2008年10月 v01．26№．5 JOURNALOFTHECHINESERAREEARTHSOCIETY Oct．2008 掺杂元素对铈锆固溶体性能的影响 李 梅1’2，柳召刚2，胡艳宏2，王觅堂2，励杭泉H (1．北京化工大学材料科学与工程学院，北京100029；2．内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头 014010) 和分析，表明所制备的固溶体全部为立方相结构，少量掺杂Y可以提高固溶体的比表面积和热稳定性；少量掺杂L丑也可以提高固溶体的热 面积和老化后的比表面积都有很大的提高。 关键词：铈锫固溶体；掺杂；改性；催化；稀土 中图分类号：0614．33；F426文献标识码：A 文章编号：1000—4343{2008)05一0530一嘶 铈基氧化物作为储氧剂在汽车尾气净化三效 掺人微量的Nd3+或用Nd对固溶体进行包覆可以 催化剂(threeway catalyst，TWC)中得到了广泛的提高固溶体的抗烧结能力[1刮。 应用[1。]，这是因为Ce4+／Ce3+低的还原电势使 作为催化助剂，Ce；zr卜；O：固溶体的OSC特 Ce02具有很好的储氧能力(oxygenstoragecapacity，性和高温稳定性直接影响着TWC的性能。本文用 osc)。但由于催化剂的工作温度可达1000℃以 多种稀土，用价格低廉的包头稀土矿提钕以后的 上，要求其有良好的热稳定性。而纯CeO：在大于 800 oC的高温下容易发生烧结、颗粒长大，比表面 分，以降低固溶体的价格；并直接用LaCePr作为 积减小，导致OSC显著降低[4]，限制了Ce02在 催化剂，探讨了其应用的可能性；同时也研究了用 TWC中的应用。近年来，掺杂ZrO：使Zr+插入 舭，si等元素对Ce，zr卜，O：固溶体进行表面包覆， CeO：的晶格形成Ce，zr卜，O：固溶体，由于其具有 以进一步提高其热稳定性和OSC。 良好的高温稳定性已在TWC中逐渐替代 1 实 验 Ce02[5曲]。与纯Ce02相比，无论是在氧化或是在 还原条件下，Ce，Zr。一，O：固溶体的抗高温烧结性明 1．1样品制备 显得到提高，Ce。zrhO：固溶体由于zr的引入而 采用共沉淀法制备各种固溶体。按目标分子 使晶格产生结构缺陷，有利于体相氧的迁移和扩 式摩尔比取一定量的硝酸铈、硝酸锆和其他硝酸 散，使体相反应过程变得活泼，表面和体相还原温 稀土溶液混合均匀，以一定浓度的碳铵一氨水溶液 度降低，明显改善了氧化还原的动力学行为，大大 为沉淀剂，加入少量的聚乙二醇，在80℃下加热 提高了OSC[10’113；而且，Ce，Zrl一；02固溶体能抑制搅拌进行沉淀，沉淀完全后再搅拌10min，过滤水 可能使催化剂钝化的相的生成。研究表明，往 洗，在100℃下烘干，400℃焙烧2h，得到样品； Ce，Zr。一，O：固溶体中继续掺入第三元素，能进一步 老化实验，将样品在900℃下焙烧4h。 改善其性能。如掺入微量的Y3+可以提高固溶体的 1．2样品的包覆 热稳定性，增强晶格氧的活动性和提高OSC【12“鲥； 将1．1经碳铵一氨溶液沉淀得到的沉淀，水洗 收稿日期：2007—07—25；修订日期：2008—01—08 基金项目：国家基础研究项目(2004CCA03900)；国家自然科学基金项目 作者简介：李梅(1965一)，女．鄂尔多斯人，博士研究生，教授；研究方向：稀土冶金与材料 *通讯联系人(E-mai]I lihq@mail．butt．edu．ca) 万方数据 5期 李梅等掺杂