一种耐高温二氧化铈及其制备方法与流程

本发明涉及稀土氧化物，具体涉及一种耐高温二氧化铈及其制备方法。

背景技术：

1、二氧化铈具有优异的氧化还原性能、储放氧能力以及较好的热稳定性，广泛应用于汽车尾气净化、工业催化、能源转换及环境治理等领域。然而，在高温服役过程中，二氧化铈颗粒容易发生晶粒长大、颗粒团聚以及孔隙结构塌陷或减少等现象，导致材料比表面积降低、表面活性位点减少，从而影响其催化活性和长期使用性能。

2、目前，提高二氧化铈热稳定性的方法主要包括元素掺杂、复合氧化物构筑以及表面改性等。其中，元素掺杂或复合氧化物引入虽然能够在一定程度上抑制二氧化铈高温烧结，但可能改变二氧化铈晶格结构及表面化学性质，同时存在稳定组分分布不均、制备过程复杂以及工艺控制要求较高等问题。采用表面活性剂或模板剂调控二氧化铈结构的方法，可以改善前驱体成核过程并增加材料孔隙结构，但多数传统模板剂主要依靠物理吸附、空间位阻或弱相互作用调节颗粒尺寸，对含铈前驱体形成过程中的配位调控、界面作用以及颗粒间相互作用调节能力有限，因此难以长期抑制高温条件下晶界迁移和晶粒并合。

3、因此，有必要开发一种无需引入其他金属稳定组分，并能够通过软模板调控含铈前驱体形成过程、改善颗粒界面稳定性的耐高温二氧化铈制备方法，以提高二氧化铈在高温条件下的抗烧结能力和结构稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种耐高温二氧化铈及其制备方法。

2、一种耐高温二氧化铈的制备方法，包括以下步骤：

3、将铈盐溶液与软模板剂搅拌混合，使用碳酸铵水溶液调节ph至7.5-8.5，搅拌反应，使用氨水调节ph至9-10，经陈化、冷却、过滤、洗涤、干燥、阶梯煅烧，得到耐高温二氧化铈；

4、所述软模板剂由甲基甘氨酸二乙酸与十二烷胺混合后通过酸碱质子转移制得。

5、所述铈盐为六水合硝酸铈。

6、所述铈盐溶液的浓度为200-300g/l。

7、所述软模板剂的用量为铈盐质量的8%-13%。

8、所述搅拌混合的温度为50-60℃，时间为15-25min。

9、所述搅拌反应的温度为55-65℃，时间为40-50min。

10、所述陈化的温度为70-80℃，时间为1.5-2.5h。

11、所述阶梯煅烧的程序为：先以1-2℃/min的升温速率升温至300-400℃，煅烧1-2h，再以2-3℃/min的升温速率升温至600-650℃，煅烧3.5-4.5h。

12、所述甲基甘氨酸二乙酸与十二烷胺的投料摩尔比为1:1。

13、一种耐高温二氧化铈，由上述方法制得。

14、由于采用以上技术方案，本发明的有益效果包括：（1）本申请采用甲基甘氨酸二乙酸与十二烷胺形成的离子缔合型软模板剂，并与碳酸铵沉淀、氨水陈化、阶梯煅烧过程相配合，对二氧化铈的形成过程进行调控。其中，甲基甘氨酸二乙酸中的羧酸盐基团能够与ce3+发生配位作用，调节ce3+参与沉淀反应的有效活性及局部过饱和度，同时十二烷基链形成的疏水聚集结构能够在体系中形成一定的空间分隔作用，降低沉淀颗粒之间的无序碰撞和聚集，从而改善沉淀过程的均匀性，减少颗粒过度团聚和异常长大；碳酸铵首先实现相对温和的沉淀，随后通过氨水提高ph并进行陈化，使沉淀产物进一步均化和结构调整；阶梯煅烧则先在较低温度下逐步脱除软模板及分解挥发性组分，再在较高温度下完成ceo2晶化，从而减少集中分解造成的孔结构收缩及颗粒烧结。通过上述过程的协同配合，使得制备的二氧化铈具有较高的比表面积和明显的介孔结构，并能够在高温老化后保持较高的比表面积，表现出良好的高温抗烧结和结构稳定性能。

15、（2）本申请通过调节六水合硝酸铈水溶液的浓度，改变沉淀过程中中ce3+的局部浓度、体系过饱和度以及成核与生长之间的竞争关系，从而实现对二氧化铈颗粒尺寸的调控。

1.一种耐高温二氧化铈的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种耐高温二氧化铈的制备方法，其特征在于，所述铈盐为六水合硝酸铈。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温二氧化铈的制备方法，其特征在于，所述铈盐溶液的浓度为200-300g/l。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温二氧化铈的制备方法，其特征在于，所述软模板剂的用量为铈盐质量的8%-13%。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温二氧化铈的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合的温度为50-60℃，时间为15-25min。

6.根据权利要求1所述的一种耐高温二氧化铈的制备方法，其特征在于，所述搅拌反应的温度为55-65℃，时间为40-50min。

7.根据权利要求1所述的一种耐高温二氧化铈的制备方法，其特征在于，所述陈化的温度为70-80℃，时间为1.5-2.5h。

8.根据权利要求1所述的一种耐高温二氧化铈的制备方法，其特征在于，所述阶梯煅烧的程序为：先以1-2℃/min的升温速率升温至300-400℃，煅烧1-2h，再以2-3℃/min的升温速率升温至600-650℃，煅烧3.5-4.5h。

9.根据权利要求1所述的一种耐高温二氧化铈的制备方法，其特征在于，所述甲基甘氨酸二乙酸与十二烷胺的投料摩尔比为1:1。

10.一种耐高温二氧化铈，其特征在于，由权利要求1-9任意一项所述的方法制得。