纳米稀土-锆固溶体的合成及高温稳定性研究

采用共沉淀法制备了RE0.75Zr0.25O2固溶体.通过BET、XRD、SEM/TEM、程序升温还原和氧脉冲吸附等方法对合成产品性能进行了表征.研究了H2O2加入量、水热处理和表面活性剂的浸渍对固溶体高温稳定性的影响,其中水热处理和表面活性剂的浸渍是影响固溶体最终催化性能的关键因素.掺杂镧钇的铈锆固溶体经900℃老化6h后,仍保持单一的立方相结构,比表面积大于60m2·g-1,储氧量达到9.57mL·g-1,显示了较高的比表面积和储氧能力的高温稳定性.     

铈锆比对储氧材料铈锆固溶体性能的影响

铈锆固溶体作为储氧材料在三效催化剂中起着不可替代的作用。从外围电子排布角度,分析稀土元素铈所具有的独特4f电子层,从结构上探讨铈离子在萤石结构中所起的作用,从而解释了铈作为储氧材料时所发挥的功效,即可在不同的氧气氛下缓冲氧。采用共沉淀法制备了一系列铈锆比不同(Ce/Zr值分别为2/3,1/1,3/2,3/1)的铈锆固溶体,样品经650℃焙烧6 h后,采用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、程序升温还原(TPR)法、扫描电镜(SEM)分析测定了样品的晶粒度、比表面积、储氧量(OSC),并研究了Zr4+在CeO2晶格的固溶情况。研究发现采用共沉淀法可以成功制备出铈锆比不同的铈锆固溶体,样品具有纳米晶的特征,且XRD谱图显示衍射角随固溶体中Zr4+的增多而增大,由于Zr4+的离子半径小于Ce4+的离子半径,因此随Zr4+的加入产生晶格收缩,晶格常数变小;比表面积数值和储氧能力良好,铈锆比对比表面积和还原性没有显著影响,但储氧量数据却随Zr4+的加入明显增加;Zr4+的加入量对储氧材料固溶度也有影响,当掺杂Zr4+的量较多时,Zr4+会比较容易进入CeO2晶格。     

(Ce-Zr)mA1-mO2复合氧化物的制备及其表征

以碳酸铵为沉淀剂,采用共沉淀法制备铈锆、铈锆镧、铈锆镨复合氧化物,通过X射线衍射(XRD)、BET法和程序升温还原(TPR)等手段对复合氧化物进行了表征,研究了高温焙烧条件下不同铈锆摩尔比和掺杂镧镨对复合氧化物的结构和性能的影响,并初步分析了掺杂La和Pr的作用机理.结果表明, Ce0.76Zr0.24O2在高温焙烧后仍然保持着立方相的固溶体结构,衍射峰没有发生分裂,有着比较好的高温热稳定性;掺杂La和Pr以后均能在一定程度上提高氧化物的热稳定性.     

钇掺杂对Ce0.33Zr0.67O2储氧性能的影响

采用柠檬酸溶胶凝胶法制备了一系列钇掺杂的富锆铈锆复合氧化物Ce0.33YxZr0.67-xO2,并通过XRD,BET,OSC,XPS,in-situ CO-FTIR等测试,系统研究了钇掺杂后铈锆复合氧化物储放氧性能的变化规律及其影响因素。结果表明,钇离子能够进入铈锆晶格形成固溶体,并提高铈锆体系的结构热稳定性。对于新鲜样,钇掺杂可大幅提升Ce0.33Zr0.67O2材料的比表面积,提高单位质量铈锆材料的储氧能力;但老化后,钇掺杂样品的储氧性能随着掺杂量的增加而减小。通过XPS及原位红外吸附性能测试证实,钇在Ce0.33Zr0.67O2材料表面主要取代锆离子,其掺杂会降低样品的表面吸附能力,抑制铈的氧化还原反应,从而导致该体系储氧性能的下降。     

铈锆复合氧化物的制备及表征

分别采用水热法和共沉淀法制备了铈锆复合氧化物,并对所得的样品进行了XRD,SEM,BET等检测。结果表明,两种方法得到的均是由立方相的Ce0.75Zr0.25O2和四方相的Ce0.5Zr0.5O2组成的复合氧化物。所制备的铈锆复合氧化物均存在中孔结构,水热法制备的样品的比表面积和平均孔径分别为126 m2.g-1和7.3 nm,共沉淀法所得样品的比表面积和平均孔径分别为95 m2.g-1和4.0 nm。     

贵金属/铈锆铽固溶体催化剂的制备与台架性能评价

用Ce0.6Zr0.3Tb0.1O2作为储氧材料,分别制备了实尺寸的全钯三效催化剂和双层钯、铂、铑三效催化剂。为作对比,同时制备了含商用铈锆固溶体的双层钯、铂、铑三效催化剂。在发动机台架上对所制备的催化剂进行了活性评价。3种催化剂具有较高的三效催化活性,在交叉点附近对CO和NOx的转化率接近100%,对THC的转化率接近90%。双层催化剂和单层全钯催化剂相比,不仅在富燃区具有较高的NOx转化率,而且具有较低的起燃温度。含Ce0.6Zr0.3Tb0.1O2固溶体的双层催化剂的性能优于含商用铈锆固溶体的催化剂。     

不同铝含量及Tw80对铈锆固溶体的影响

为了研究铈锆铝复合化合物(CZ/A)中氧化铝与铈锆固溶体的最佳配比,运用非均匀成核法首先制备了一系列不同Al2O3含量的铈锆铝复合化合物前驱体,之后将其在不同的温度下焙烧。通过比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)及H2-TPR等手段,对其织构、高温稳定性、晶型结构及还原等性能进行表征。结果表明,样品的织构性能随着Al2O3含量的增大而增强;但从高温稳定性、单一晶型结构与还原储放氧性能方面看,Al2O3的含量过高,其性能反而会降低。因此,CZ/A性能的增强是Al2O3与铈锆固溶体颗粒间共同作用的结果,且Al2O3的适宜含量为30%～50%(质量分数)。此外,作为分散剂Tw80的添加有助于样品BET的增大及晶粒尺寸的减小,但其添加量也存在适宜的范围,其质量分数以20%～30%为宜。     

镨改性铈锆氧化物固溶体的制备与表征

采用溶胶-凝胶法制备了不同比例的Pr掺杂铈锆氧化物固溶体Ce0.6Zr0.4-xPrxO2-y(x=0.05, 0.10, 0.15).X射线衍射证实形成的固溶体为萤石型立方相结构;BET比表面积分析表明,随着Pr的掺杂量由x=0.05递增到x=0.15,在650℃焙烧的样品其比表面积由66.5m2·g-1增加到79.9m2·g-1,而未掺杂样品Ce0.6Zr0.4O2的比表面积为65.1 m2·g-1;粒度分布及透射电镜分析发现,制备的固溶体在水相中存在着团聚现象.应用在含有Pt, Rh和Pd的三效催化剂的制备.催化活性测试表明,在铈锆氧化物储氧材料中掺杂少量Pr,可降低三效催化剂对CO、C3H6和NO的起燃温度.不论是在富燃区还是在贫燃区,所有掺杂Pr的三效催化剂对各气体的催化转化率均高于未掺杂Pr的三效催化剂.     

铈锆氧化物固溶体前驱物热分解动力学的研究

采用固相法制备了纳米级铈锆氧化物固溶体,对铈锆氧化物固溶体前驱物热分解动力学进行了研究。利用热重、差热分析等方法推测了前驱物的热分解机制。用Kissinger法计算前驱体的热分解活化能,Ea=137.80 kJ.mol^-1。通过Coats-Redfern法,采用不同的固相动力学反应机制研究前驱体的热分解动力学,确定其机制函数为：G（a）=[-ln（1-a）]1/2,判断前驱体热分解反应为随机成核-随后生长机制。     

镨镧改性铈锆固溶体储氧材料的制备与应用研究

采用并流共沉淀法制备了不同组成的镨镧改性铈锆固溶体储氧材料,并对其组织结构进行了表征。结果表明,改性后的储氧材料在老化前后均保持萤石立方相固溶体结构,具有较强的抗老化能力;添加Pr、La的储氧材料新鲜比表面积由65.25m2/g增加到112m2/g,1 000℃老化4h后由22.56m2/g增加到39.78m2/g,粒径0.7~9.6μm,大部分为小于7μm的颗粒。掺杂少量Pr、La的新鲜三效催化剂对CO、C3H6和NO的起燃温度和完全转化温度降幅均达10%以上。     

储氧材料CeO_2-ZrO_2-La_2O_3-Pr_6O_(11)的制备与表征

采用共沉淀法制备了稀土复合氧化物CeO2-ZrO2-La2O3-Pr6O11储氧材料,通过调节分散剂和表面活性剂浓度、改变工艺参数,得到了比表面积大和高温抗老化能力强的储氧材料,并对该材料进行表征。结果表明,该材料铈、锆、镧、镨的摩尔比约为40∶50∶5∶5;粒径分布D10=1.508μm,D50=3.348μm、D90=6.824μm,材料的新鲜比表面积和1 000℃老化4h后的比表面积分别达到了101.5m2/g和40.21m2/g,具有优异的抗高温老化能力。     

表面活性剂对氧化铈防紫外膜性能的影响研究

采用溶胶-凝胶法制备了二氧化铈防紫外膜,研究表面活性剂PEG对氧化铈薄膜可见光及紫外线透过率的影响,采用SEM、XRD和粒度测试仪等手段分析了表面活性剂PEG的加入量对二氧化铈防紫外膜的形貌和粒度的影响。实验结果表明,添加适量的PEG,稀土膜的紫外线透过率降低;过量的PEG,稀土膜的紫外线透过率反而升高,PEG的最佳添加量为0.3 g,且表面活性剂PEG比SLS的效果好。     

聚合物B位前驱体法制备锆钛酸铅纳米复相陶瓷微观结构

采用前驱体法合成了钙钛矿型B位离子氧化物固溶体,以此作为B位先驱体与碳酸铅通过固相反应在740℃合成A位缺铅的亚稳态钙钛矿型锆钛酸铅(PZT)固溶体.烧结过程中纳米级四方和单斜ZrO₂纳米粒子从固溶体中析出.借助X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜对物相、组成和微观结构进行了分析.随ZrO₂的加入量增加,断口从沿晶穿晶混合断裂变为穿晶断裂.研究表明,采用聚合物B位前驱体法成功制备出内晶型锆钛酸铅纳米复相陶瓷.      

超细Ce-Zr-O粉末的制备及其影响因素

采用共沉淀法在室温下制备超细Ce－Zr－O粉末。通过激光粒度仪（LS－601）、XRD、TG、比表面积测定仪等对合成粉末进行了分析，并考察了料液组成、加料方式、添加剂种类、煅烧温度等合成条件对合成产物粒度的影响。结果表明：采用硝酸铈锆料液为原料、用氨水作沉淀剂、以及加料方式在室温下沉淀，所得沉淀经干燥和煅烧可以得到粒度均匀、悬浮性好的超细Ce－Zr－O粉末。     

撞击流反应制备CeO2超细粉体

以Ce(NO3)3·6H2O为原料,碳酸氢铵为沉淀剂,少量表面活性剂作分散剂,撞击流反应制备碳酸铈,经焙烧得到超细二氧化铈粉体.研究了加料方式、硝酸铈浓度、表面活性剂用量、搅拌速率、反应温度、反应时间、陈化时间及碳酸铈的焙烧温度和焙烧时间等因素对CeO2颗粒尺寸的影响,从而得出优化工艺条件.采用WJL激光粒度仪检测二氧化铈的粒径,并且通过TG、XRD和SEM等方法对合成产品进行表征,结果表明,合成的是立方晶系的球形二氧化铈超细粉体,晶粒尺寸为20.5nm.     

熔盐电解制备钛锆合金及其反应过程研究

采用熔盐电解法由ZrO_2与TiO_2混合氧化物(Ti, Zr原子比为1∶ 1)一步制备出了TiZr合金, 并探讨了反应机制. 温度为900 ℃, CaCl_2熔盐中以烧结的ZrO_2与TiO_2混合氧化物为阴极,石墨棒为阳极, 3.1 V恒电压电解, 制备出了钛锆合金. 结果表明, 所得产物的组分与投料比例一致, 钛、锆为无限互溶的固溶体, 电解反应是由外向内进行的. 其合金化历程为: 部分ZrO_2先生成CaZrO_3, 然后继续脱氧还原为锆的低价氧化物直至还原为金属锆, 一旦有金属锆生成, TiO_2在金属锆上直接电解还原形成钛的低价氧化物, 直至生成金属钛后与锆形成固溶体; 其余ZrO_2, TiO_2先形成CaZr_mTi_nO_x, 然后直接脱氧还原为TiZr.     

TiN/Cr涂层锆合金包壳高温氧化与抗热冲击性能研究

为了研究TiN/Cr涂层锆合金的高温氧化性能和抗热冲击性能,采用磁控溅射制备了TiN/Cr涂层锆合金样品,分别开展高温氧化和抗热冲击性能试验,并对高温氧化和抗热冲击后的样品微观结构、物相及结合强度等进行表征。结果表明磁控溅射制备的TiN/Cr双层涂层之间存在明显界线,样品表面存在类圆形的团聚凸起,但涂层结构致密,无裂纹和孔隙等缺陷。高温氧化后,表面Cr涂层部分被氧化为Cr₂O₃,呈不规则的多面体结构,中间TiN涂层中Ti原子向表面扩散,与O结合形成TiO₂,呈长条状结构,且Cr₂O₃聚集区域呈鼓泡状。在涂层与基体界面处,向内扩散的Cr原子和向外扩散的Zr原子形成约5μm厚的Cr-Zr扩散层。同时,O原子持续向样品内部扩散,与基体中Zr原子结合形成ZrO₂。虽然TiN/Cr涂层锆合金的氧化增重小于无涂层锆合金,且样品保持相对完整,但是由于O原子的持续扩散,内部锆合金被氧化,说明TiN/Cr涂层无法为锆合金提供良好的长时抗高温氧化性。热冲击试验后,表面涂层依然...     

铝液还原熔盐中ZrO2制备纯铝锆母合金

研究了铝液还原熔盐中ZrO₂制备铝锆母合金的新方法,考察了还原时间对合金中锆浓度的影响.结果表明,铝液还原熔盐中ZrO₂法制备出的铝锆母合金不含有氧化锆和氧化铝夹杂,可制备出更纯净的铝锆母合金.扫描电镜和电子能谱分析结果表明,合金中的Zr主要以Al₃Zr晶须形式存在.铝锆母合金中锆浓度随还原时间的延长而明显增加,当还原4 h后合金中锆质量百分含量为1.5 %,基本达到上限值.      

汽车尾气净化催化剂用CexZr1-xO2固溶体的研究进展

综述了 Ce O2 和 Ce XZr1 - XO2 固溶体在汽车尾气净化催化剂中的作用、铈锆氧化物的体相结构及影响铈锆氧化物固溶体储氧能力 (OSC)和织构热稳定性的因素 ,并对其在催化剂中的应用作了简要阐述。     

不同沉淀剂制备氧化铈抛光粉

氧化铈(CeO₂)抛光粉在光学玻璃、手机盖板、集成电路等领域内有着广泛的应用。合成高端CeO₂抛光粉主要采用液相沉淀得到前驱体,再经过煅烧转型制得CeO₂。前驱体是决定CeO₂抛光粉性质和性能的关键因素之一。通过模拟工业上常用的制备方法,以氯化铈(CeCl₃)为铈源,使用碳酸钠(Na₂CO₃)、碳酸铵[(NH₄)₂CO₃]、碳酸氢铵(NH₄HCO₃)、二水合草酸(H₂C2O₄·2H₂O)和氢氧化钠(NaOH)为沉淀剂,合成了一系列CeO₂抛光粉的前驱体。利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度仪等手段表征了前驱体的晶相、形貌、粒度等性质,并研究了前驱体煅烧转型后的CeO₂性质及其对K9光学玻璃的...