專利名稱：具有氧存儲能力的復合希土高氧化物及其制備和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有在寬廣溫度范圍內(nèi)(200-1000℃)有氧存儲和氧傳遞功能的，與氟化鈣型結(jié)構(gòu)相關(guān)的，偽固溶體型復合希土高氧化物及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在氫能源未被人類廣泛采用之前，清除燃燒化石燃料--煤，石油，天然氣--所造成的空氣污染是，并將是人類的重要任務(wù)。內(nèi)燃機不論燃燒汽油，柴油，還是天燃氣都會排放出炭氫化合物(HC)，一氧化炭(CO)，二氧化炭(CO2)，氮氧化物(NOx)等。二氧化炭造成溫室效應(yīng)，影響全球氣候。炭氫化合物(HC)，一氧化炭(CO)和氮氧化物(NOx)等造成大氣污染影響人類生存。清除這些污染物既需要氧化炭氫化合物(HC)和一氧化炭(CO)，又需要使氮氧化物(NOx)還原為氮。同時，內(nèi)燃機排出的尾氣的溫度，依據(jù)所用燃料的不同和運轉(zhuǎn)狀態(tài)的差異，在300到1000℃。內(nèi)燃機尾氣的排出過程是周期脈沖式(一赫茲左右)。因此，清除尾氣污染的催化劑必需在廣闊的溫度范圍內(nèi)(200-1000℃)，既可以氧化尾氣中的炭氫化合物和一氧化炭，又能還原尾氣中的氮氧化物，從而才能消除內(nèi)燃機排放尾氣造成的空氣污染。
現(xiàn)在采用三向催化劑(TWC)來處理尾氣。八十年代前，采用貴金屬與鈣鈦礦型氧化物制成的團粒做催化轉(zhuǎn)化器，稱為第一代三向催化轉(zhuǎn)化器。1984年Yao等發(fā)現(xiàn)貴金屬粒子載于二氧化鈰上，催化效果大大提高的原因是二氧化鈰的氧存儲功能(OSC)所致(H.C.Yao and Y.F.Yu Yao，Journal of Catalysis.86(1984)，254)。從而產(chǎn)生了第二代汽車尾氣三向催化轉(zhuǎn)化器。1995年Kǎspar等發(fā)現(xiàn)了鈰鋯復合氧化物具有比二氧化鈰優(yōu)良的氧存儲功能和熱穩(wěn)定性(P.Fornasiero，R.O.Monte，G.Ranga Rao，J.Kǎspar，S.Meriani，A.Trovareli and M.Graziani，Journal ofCatalysis，151(1995)，168)。從而開始了第三代三向催化劑轉(zhuǎn)化器。
鋯添加入二氧化鈰中，雖然促進了在還原氣氛下二氧化鈰釋放點陣氧的溫度移向較低的溫度(從1000℃到800℃左右)，減少了二氧化鈰在高溫(500℃以上)聚集長大，提高了三向催化劑的熱穩(wěn)定性和效率。但是，鈰鋯復合氧化物釋放點陣氧的溫度仍較高(800℃左右)，而且溫度范圍窄(小于100℃)。更為嚴重的是鋯含量的增加將減少氧存儲能力，而且造成相分離使催化效果退化。
最近的研究(Carlo Barbante，A.Veysseyre，C.Ferrari，K.Van deVelde，C.Morel，G.Capodaglio，P.Cescon，G.Scarponi，C.Boutron.，Environment Science and Technology，35(2001)，835)指出，現(xiàn)用于三向催化劑轉(zhuǎn)換器中的貴金屬粒子被尾氣氣流從其支撐體大量吹出到空氣中，飄落在北極的雪中。隨著歐美汽車的增加，雪中的貴金屬含量大量增加造成空氣污染。一般認為，貴金屬粒子可催化氧化氮的還原。然而，這一發(fā)現(xiàn)對三向催化劑轉(zhuǎn)化器中貴金屬粒子的作用提出了質(zhì)疑。
國際專利(WO98/42437)公布了鈰釙氧化物催化劑，指出釙的加入能改善二氧化鈰的氧存儲功能。歐洲專利(EP 0827775 A1)進一步用釙的氧化物改善二氧化鈰和鈰鋯復合氧化物的氧存儲功能。但是，這些專利公布的催化劑只是改善了特定溫度(600℃)附近的氧存儲功能。他們沒有給出如何得到在十分寬廣的溫度范圍(200-1000℃)，具有氧存儲功能的氧化物。美國專利(5,643,543)雖然發(fā)現(xiàn)混合應(yīng)用氧化鐵和二氧化鈰可提高三向催化劑的轉(zhuǎn)化效率，但兩者是依兩種分離的氧化物而存在。
Z.C.Kang(康振川)發(fā)表了氟化鈣型結(jié)構(gòu)的希土高氧化物不發(fā)生結(jié)構(gòu)重建型轉(zhuǎn)變。它意味著陽離子(希土離子鈰釙鋱)的亞點陣(面心立方點陣)始終保持不變，但其它亞點陣(氧亞點陣)可以變化(如成份疇，超點陣等)(Z.C.Kang(康振川)“Non-stoichiometry，compositionaldomain，and hysteresis of rare earth higher oxides”Ferroelectrics Vol.251.21-27.2001.)。這就是說氧原子，氧空位在亞點陣上的運動不改變陽離子點陣的基本特征(面心立方點陣)，但當氧原子，氧空位在亞點陣上運動時，陽離子可以伴隨著價態(tài)的擺動，或電子的徊游。但該文沒有討論氧存儲功能。
本發(fā)明在前述工作的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了在十分寬廣的溫度范圍(200-1000℃)，具有氧存儲功能和氧傳遞功能的，且有氟化鈣型結(jié)構(gòu)的偽固溶體復合希土高氧化物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了背景技術(shù)中氧存儲功能低，溫度范圍窄，容易相分離，發(fā)生結(jié)構(gòu)重建型轉(zhuǎn)變，貴金屬粒子脫落等缺點而提供了一種在十分寬廣的溫度范圍(200-1000℃)，具有優(yōu)異的氧存儲功能和氧傳遞功能，而且不發(fā)生結(jié)構(gòu)重建型轉(zhuǎn)變的具有氟化鈣型結(jié)構(gòu)的偽固溶體復合希土高氧化物。
本發(fā)明的另一目的是提供了具有在寬廣溫度范圍內(nèi)(200-1000℃)有可被調(diào)制的氧存儲和氧傳遞功能的，與氟化鈣型結(jié)構(gòu)相關(guān)的，偽固溶體型復合氧化物得制備方法及其在尾氣處理中的應(yīng)用。
本發(fā)明的具有在寬廣溫度范圍內(nèi)(200-1000℃)有可被調(diào)制的氧存儲和氧傳遞功能的，與氟化鈣型結(jié)構(gòu)相關(guān)的，偽固溶體型復合希土高氧化物的結(jié)構(gòu)式為Fe1-x-y-z-pCexPryTbzMpO2-δ(0＜x+y+z＜1，0＜p≤0.5，0＜δ≤0.5)該式既給出了本系統(tǒng)的化學成份，又表明了復合的特征。式中Fe為鐵，Ce為鈰。Pr為釙。Tb為鋱。M可是下列元素之一或它們的組合Zr，Mn，Ni，Co，Cr，Cu，V，La，Nd，Sm，Gd，Dy，Er，Yb，Th，U，Pa，Cm，Am，。O為氧。一般說x+y+z的值在大于零小于一。一般說x，y，z，可以是零到一的任何值，即0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。但是，x≠0和y≠0；x≠0和z≠0；y≠0和z≠0；x≠0和y≠0及z≠0時氧存儲功能有更廣的溫度范圍和更大的值。p值可以為零，但不超過0.5。一般取0＜p＜0.4較多。
所謂偽固溶體是指一種或幾種元素的原子或原子團(簇)(幾納米到幾百納米)存在于某相粒子的表面上或晶體內(nèi)，在一般X衍射譜上沒有現(xiàn)示明顯的第二相峰，或在一般X衍射譜上有小邊峰的體系。這種偽固溶體具有氟化鈣型結(jié)構(gòu)且不發(fā)生結(jié)構(gòu)重建型轉(zhuǎn)變。它意味著陽離子(例如希土離子鈰釙鋱)的亞點陣(面心立方點陣)始終保持不變，氧亞點陣可以變化(如成份疇，超點陣等)。這就是說氧原子，氧空位在亞點陣上的運動不改變陽離子點陣的基本特征(面心立方點陣)，但當氧原子，氧空位在亞點陣上運動時，陽離子可以伴隨著價態(tài)的擺動，或電子的徊游。但不發(fā)生結(jié)構(gòu)重建型轉(zhuǎn)變和相分離。
復合希土高氧化物是指含有鈰釙鋱中至少其中一個的高價希土氧化物。高價是指鈰釙鋱的價態(tài)大于3。
氟化鈣型結(jié)構(gòu)是指氟化鈣結(jié)構(gòu)或由氟化鈣結(jié)構(gòu)衍化的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明第一次提出了，并給出了一個以氟化鈣型結(jié)構(gòu)為基的納米復合偽固溶體型的復合希土高氧化物系統(tǒng)。
這種納米復合偽固溶體型復合希土高氧化物系統(tǒng)具有多功能催化效應(yīng)。即在還原氣氛或較高溫度下，可以釋放出點陣氧，具有加氧或氧化功能。而在氧化氣氛或較低溫度下，可以吸收氧或從含氧分子中奪取氧，從而具有還原功能。這種多功能可被其表面上的納米大小(幾納米到幾百納米)的原子(比如說，鐵)，或其它相的粒子，(比如說，氧化鐵)所調(diào)制構(gòu)成了納米復合偽固溶體型的復合希土高氧化物系統(tǒng)。表一列出一些成份的偽固溶體型的復合希土高氧化物的X-衍射結(jié)構(gòu)測定的結(jié)果。
表一 Fe1-x-y-z-pCexPryTbzMpO2-δX-衍射結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

本發(fā)明提供的具有在寬廣溫度范圍內(nèi)(200-1000℃)有可被調(diào)制的氧存儲和氧傳遞功能的，與氟化鈣型結(jié)構(gòu)相關(guān)的，偽固溶體型復合希土高氧化物。其氧存儲功能的測定是由在氫氣氛下程序升溫到1000℃的過程中測定點陣氧釋放狀況來測定。釋氧的峰值溫度和釋氧峰的溫度范圍表征氧存儲功能的優(yōu)劣。
氧傳遞功能是指在不同氧分壓下和程序升溫到1000℃過程中，本系統(tǒng)的氧釋出和氧吸收的狀況。通常由熱天平的失重或增重實驗來測定。在同一溫度下，氧釋出和氧吸收的曲線間的差值越小和曲線間的差值越小所存在的溫度范圍越大，氧傳遞功能越優(yōu)。
表二列出本發(fā)明的一些偽固溶體型的復合希土高氧化物的氧存儲功能數(shù)據(jù)及與國際專利(WO98/42437)，歐洲專利(EP 0827775 A1)和美國專利(5,643,543)的比較。
到目前為止(2002，8，)，國際上沒有任何專利公布任何氧傳遞功能的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的數(shù)據(jù)列于表三。
表二，本發(fā)明的一些偽固溶體型的復合希土高氧化物的氧存儲功能數(shù)據(jù)及與國際專利(WO98/42437)，歐洲專利(EP 0827775 A1)和美國專利(5,643,543)的比較


表三，本發(fā)明的一些偽固溶體型的復合希土高氧化物的氧傳遞功能數(shù)據(jù)

本發(fā)明的具有氟化鈣型結(jié)構(gòu)的偽固溶體復合希土高氧化物，F(xiàn)e1-x-y-z-pCexPryTbzMpO2-δ(0≤x+y+z≤1，0＜p≤0.5，0＜δ≤0.5)，的制備方法是通過鈰釙鋱鐵的硝酸鹽按其設(shè)計的分子式混合，而后加入氨水使其PH值達到0到10，最好達到2到8，產(chǎn)生高價氧化物沉淀。而后用去離子水清洗，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。
具體制備可分三種類型1)首先分別制備相應(yīng)摩爾數(shù)的鈰釙鋱硝酸鹽溶液和鐵的硝酸鹽溶液，而后攪拌著用氨水使鐵的硝酸鹽溶液的PH值達到0到9，最好達到1到4。在繼續(xù)攪拌下，加入相應(yīng)摩爾數(shù)的鈰釙鋱硝酸鹽溶液并使其PH保持在0到10，最好保持在2到8。用去離子水清洗所得高價氧化物沉淀，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。
2)相應(yīng)摩爾數(shù)的鈰釙鋱硝酸鹽溶液與濃尿素溶液(比如1到5摩爾，最好2到3摩爾)混合并加熱到攝氏70到100度，當沉淀完全后，用去離子水清洗所得高價氧化物沉淀，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。
3)首先分別制備相應(yīng)摩爾數(shù)的鈰釙鋱硝酸鹽溶液和鐵的硝酸鹽溶液，而后攪拌相應(yīng)摩爾數(shù)的鈰釙鋱硝酸鹽溶液并加入鐵的硝酸鹽溶液繼續(xù)攪拌30分鐘。而后，用氨水使PH保持在0到10，最好保持在2到8。用去離子水清洗所得高價氧化物沉淀，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。
下述例子給出不同成份的有氟化鈣型結(jié)構(gòu)的偽固溶體復合希土高氧化物，F(xiàn)e1-x-y-z-pCexPryTbzMpO2-δ(0≤x+y+z≤1，0＜p≤0.5，0＜δ≤0.5)，體系的氧存儲功能(OSC)。
例一，x＝0.7，y＝0.05，z＝0.05，M＝Zr，p＝0.2鈰釙鋱鐵的硝酸鹽按其設(shè)計的分子式，把1摩爾的鈰硝酸鹽70毫升，1摩爾的釙硝酸鹽5毫升，1摩爾的鋱硝酸鹽5毫升和1摩爾的鋯氧亞硝酸鹽20毫升溶液混合，攪拌30分鐘。而后加入氨水使其PH值達到0到10，最好達到2到8，產(chǎn)生高價氧化物沉淀。而后用去離子水清洗，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。所得粉末的X衍射譜給出具有典型的氟化鈣型結(jié)構(gòu)(面心立方)特征。它的釋氧峰在520℃到700℃之間。
例二，x＝0.95，y＝0，z＝0，p＝0.把1摩爾的鈰硝酸鹽95毫升，1摩爾的鐵硝酸鹽5毫升溶液混合，攪拌30分鐘。而后加入氨水使其PH值達到0到10，最好達到2到8，產(chǎn)生高價氧化物沉淀。而后用去離子水清洗，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。所得粉末的X衍射譜給出具有氟化鈣型結(jié)構(gòu)(面心立方)特征，但有弱小峰在32度左右。這表明該體系為偽固溶體。它的氧存儲功能有三個釋氧峰在220℃到920℃之間。在220℃到600℃之間有兩個峰，而且第二峰寬而大，第一峰溫度低。這非常有利于消除內(nèi)燃機冷起動時排出尾氣造成的空氣污染。峰值在820℃左右寬峰有利于在高溫區(qū)的使用。
例三，x＝0.1，y＝0，z＝0，p＝0.首先制備1摩爾數(shù)的鈰硝酸鹽溶液和鐵的硝酸鹽溶液，把1摩爾的鐵硝酸鹽90毫升溶液攪拌著用氨水使鐵的硝酸鹽溶液的PH值達到0到9，最好達到1到4。在繼續(xù)攪拌下，加入1摩爾數(shù)的鈰硝酸鹽溶液10毫升，并使其PH保持在0到10，最好保持在2到8。用去離子水清洗所得高價氧化物沉淀，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。所得粉末的X衍射譜給出具有氟化鈣型結(jié)構(gòu)(面心立方)與六方結(jié)構(gòu)混合特征。這表明該體系為偽固溶體。它的氧存儲功能是有一個峰和一個平臺式的釋氧峰在280℃到920℃之間。低溫峰與寬廣的平臺式的釋氧峰，表明這一系統(tǒng)在280℃到920℃之間都有優(yōu)異的氧存儲功能。特別是在600℃到920℃之間幾乎以恒定的速率釋氧。這一系統(tǒng)可被用于尾氣的高溫區(qū)。
例四，x＝0，y＝0.5，z＝0，p＝0.首先制備1摩爾數(shù)的釙硝酸鹽溶液和鐵的硝酸鹽溶液，把1摩爾的鐵硝酸鹽90毫升溶液攪拌著用氨水使鐵的硝酸鹽溶液的PH值達到0到9，最好達到1到4。在繼續(xù)攪拌下，加入1摩爾數(shù)的釙硝酸鹽溶液10毫升，并使其PH保持在0到10，最好保持在2到8。用去離子水清洗所得高價氧化物沉淀，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。所得粉末的X衍射譜給出具有氟化鈣型結(jié)構(gòu)(面心立方)與六方結(jié)構(gòu)混合特征。這表明該體系為偽固溶體。它的氧存儲功能顯示有一個釋氧峰在350℃到700℃之間。另一個釋氧峰800℃到1000℃之間。該體系有優(yōu)異的高溫氧存儲功能。
例五，x＝0.5，y＝0.1，z＝0.1，M＝Zr，p＝0.2.把1摩爾的鈰硝酸鹽50毫升，1摩爾的釙硝酸鹽10毫升，1摩爾的鋱硝酸鹽10毫升和1摩爾的鋯氧亞硝酸鹽20毫升溶液混合攪拌。攪拌30分鐘，再混合入1摩爾的鐵硝酸鹽10毫升，而后加入氨水使其PH值達到0到10，最好達到2到8，產(chǎn)生高價氧化物沉淀。而后用去離子水清洗，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。所得粉末的X衍射譜的主峰具有氟化鈣型結(jié)構(gòu)(面心立方)特征，但有弱的氧化鐵的峰。這表明該體系為偽固溶體。它的氧存儲功能是兩個寬廣的釋氧峰在200℃到920℃之間。在200℃到920℃之間幾乎有高而恒定的釋氧峰，而且低溫峰寬(200-500℃)而且第一和第二峰之間釋氧速率變化不很大。這個系統(tǒng)既非常有利于消除內(nèi)燃機冷起動時排出尾氣造成的空氣污染，又能適用于在高溫區(qū)的使用。
例六，x＝0.6，y＝0，z＝0.2，M＝Zr，p＝0.2.把1摩爾的鈰硝酸鹽60毫升，1摩爾的鋱硝酸鹽20毫升和1摩爾的鋯氧亞硝酸鹽20毫升溶液混合攪拌。攪拌30分鐘，而后加入氨水使其PH值達到0到10，最好達到2到8，產(chǎn)生高價氧化物沉淀。而后用去離子水清洗，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。所得粉末的X衍射譜的主峰具有氟化鈣型結(jié)構(gòu)(面心立方)特征。它的氧傳遞功能顯示，釋氧隨環(huán)境氧分壓的減小而由幾乎為線性變?yōu)榈脱醴謥喯碌姆蔷€性。在同一溫度下，釋氧和吸氧曲線幾乎重合，只在低氧分壓和低溫下有較大分離。釋氧和吸氧曲線涵蓋200℃到1000℃之間，表明這一系統(tǒng)有優(yōu)異的氧傳遞功能。
例七，x＝0.6，y＝0.2，z＝0，M＝Zr，p＝0.2.把1摩爾的鈰硝酸鹽60毫升，1摩爾的釙硝酸鹽20毫升和1摩爾的鋯氧亞硝酸鹽20毫升溶液混合攪拌。攪拌30分鐘，而后加入氨水使其PH值達到0到10，最好達到2到8，產(chǎn)生高價氧化物沉淀。而后用去離子水清洗，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。所得粉末的X衍射譜的主峰具有氟化鈣型結(jié)構(gòu)(面心立方)特征。它的氧傳遞功是釋氧隨環(huán)境氧分壓的減小而由幾乎為線性變?yōu)榈脱醴謥喯碌姆蔷€性。在同一溫度下，釋氧和吸氧曲線幾乎重合，釋氧和吸氧曲線涵蓋200℃到1000℃之間，表明這一系統(tǒng)有優(yōu)異的氧傳遞功能。
例八，x＝0.9，y＝0，z＝0，p＝0.把1摩爾的鈰硝酸鹽90毫升，1摩爾的鐵硝酸鹽10毫升溶液混合，攪拌30分鐘。而后加入氨水使其PH值達到0到10，最好達到2到8，產(chǎn)生高價氧化物沉淀。而后用去離子水清洗，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。把2克這種粉末放在石英管中，石英管放入管式加熱爐中，并使在石英管中的粉末位于爐子的均溫區(qū)。石英管一端接入氣體輸送系統(tǒng)，石英管另一端接入氫燃料電池系統(tǒng)。流過氫燃料電池的氣體，如果含有氫氣，則氫燃料電池便會產(chǎn)生電壓。產(chǎn)生電壓的大小與氫氣流量成正比。加熱爐以每分鐘5℃的速度從室溫加熱到1000℃，并輸送15％甲烷氣流過石英管。而后降低溫度到375℃保溫，同時停止甲烷氣輸送，轉(zhuǎn)化為氦氣載送的水蒸氣流入石英管系統(tǒng)。這種系統(tǒng)和過程可以測定由甲烷和水釋放出的氫。這種粉末的釋氧和吸氧可用熱天平測定。如果這種粉末加熱時釋氧時氧化甲烷中的炭而釋放出氫，氫燃料電池的電壓達到0.52伏。而降溫吸氧時吸取水中的氧而釋放出氫，氫燃料電池的電壓達到0.55伏。這樣溫度擺動和氣體轉(zhuǎn)換相接合，便可用這種粉末的氧傳遞功能制造氫---清潔能源。
例九，x＝0，y＝0，z＝0.9，p＝0.把1摩爾的鋱硝酸鹽90毫升，1摩爾的鐵硝酸鹽10毫升溶液混合，攪拌30分鐘。而后加入氨水使其PH值達到0到10，最好達到2到8，產(chǎn)生高價氧化物沉淀。而后用去離子水清洗，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。用例八中所用的溫度擺動和氣體轉(zhuǎn)換相接合，釋氧時氧化甲烷中的炭而釋放出氫，氫燃料電池的電壓達到0.56伏。而降溫吸氧時吸取水中的氧而釋放出氫，，氫燃料電池的電壓達到0.52伏。
例十，x＝0，y＝0.9，z＝0，p＝0.把1摩爾的釙硝酸鹽90毫升，1摩爾的鐵硝酸鹽10毫升溶液混合，攪拌30分鐘。而后加入氨水使其PH值達到0到10，最好達到2到8，產(chǎn)生高價氧化物沉淀。而后用去離子水清洗，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。把2克這種粉末放在石英管中，石英管放入管式加熱爐中，并使在石英管中的粉末位于爐子的均溫區(qū)。用例八中所用的溫度擺動和氣體轉(zhuǎn)換相接合，釋氧時氧化甲烷中的炭而釋放出氫，氫燃料電池的電壓達到0.4伏。而降溫吸氧時吸取水中的氧而釋放出氫，氫燃料電池的電壓達到0.51伏。
例十一，用本發(fā)明的復合希土高氧化物Fe1-x-y-z-pCexPryTbzMpO2-δ其中x＝0.1，y＝0，z＝0，p＝0，制備成三向催化轉(zhuǎn)化器。將這種三向催化轉(zhuǎn)化器安裝于4缸電噴汽車上經(jīng)IM240檢測機測定，結(jié)果如表四表四，用本發(fā)明的復合希土高氧化物Fe1-x-y-z-pCexPryTbzMpO2-δ其中x＝0.1，y＝0，z＝0，p＝0，制備成三向催化轉(zhuǎn)化器，安裝于4缸電噴汽車上經(jīng)IM240檢測機測定的結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)異氧存儲能力和氧傳遞功能的，在寬廣溫度范圍內(nèi)(200-1000℃)可被調(diào)制的，與氟化鈣型結(jié)構(gòu)相關(guān)的偽固溶體型復合希土高氧化物，其特征在于所述的與氟化鈣型結(jié)構(gòu)相關(guān)的偽固溶體型復合希土高氧化物。其結(jié)構(gòu)分子式可寫為Fe1-x-y-z-pCexPryTbzMpO2-δ(其中0≤x+y+z≤1，0≤p≤0.5，0＜δ≤0.5，M可是下列元素之一或它們的組合Zr，Mn，Ni，Co，Cr，Cu，V，La，Nd，Sm，Gd，Dy，Er，Yb Th，U，Pa，Cm，Am)。偽固溶體型復合希土高氧化物Fe1-x-y-z-pCexPryTbzMpO2-δ中Ce，Pr，Tb的價態(tài)大于3。0＜x+y+z≤1包括如下情況x≠0，y＝0，z＝0；y≠0，z＝0，x＝0；z≠0，x＝0，y＝0；x≠0，y≠0，z＝0；y≠0，z≠0，x＝0；z≠0，x≠0，y＝0；x≠0，y≠0，z≠0。0＜p≤0.5，偽固溶體型復合希土高氧化物包括a)X衍射譜為單相，b)X衍射譜有弱邊峰，或弱衛(wèi)星峰，c)X衍射譜為雙相，但一相的原子或原子團(幾納米到幾百納米)分布于另一相粒子的表面或晶內(nèi)。
2.一種具有優(yōu)異氧存儲能力和氧傳遞功能的，在寬廣溫度范圍內(nèi)(200-1000℃)可被調(diào)制的，與氟化鈣型結(jié)構(gòu)相關(guān)的偽固溶體型復合希土高氧化物的制備方法，其特征在于通過鈰釙鋱鐵的硝酸鹽按其設(shè)計的分子式混合，而后加入氨水使其PH值達到0到10，最好達到2到8，產(chǎn)生高氧化物沉淀。而后用去離子水清洗，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。具體制備可分三種類型(a)首先分別制備相應(yīng)摩爾數(shù)的鈰釙鋱硝酸鹽溶液和鐵的硝酸鹽溶液，而后攪拌著用氨水使鐵的硝酸鹽溶液的PH值達到0到9，最好達到1到4。在繼續(xù)攪拌下，加入相應(yīng)摩爾數(shù)的鈰釙鋱硝酸鹽溶液并使其PH保持在0到10，最好保持在2到8。用去離子水清洗所得高氧化物沉淀，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。(b)相應(yīng)摩爾數(shù)的鈰釙鋱硝酸鹽溶液與濃尿素溶液(比如1到5摩爾，最好2到3摩爾)混合并加熱到攝氏70到100度，當沉淀完全后，用去離子水清洗所得高氧化物沉淀，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。首先分別制備相應(yīng)摩爾數(shù)的鈰釙鋱硝酸鹽溶液和鐵的硝酸鹽溶液，而后攪拌相應(yīng)摩爾數(shù)的鈰釙鋱硝酸鹽溶液并加入鐵的硝酸鹽溶液繼續(xù)攪拌30分鐘。而后，用氨水使PH保持在0到10，最好保持在2到8。用去離子水清洗所得高氧化物沉淀，涼干，加熱到攝氏800℃30到60分鐘，而后空冷到室溫。
3.一種具有優(yōu)異氧存儲能力和氧傳遞功能的，在寬廣溫度范圍內(nèi)(200-1000℃)可被調(diào)制的，與氟化鈣型結(jié)構(gòu)相關(guān)的偽固溶體型復合希土高氧化物的用途，其特征在于用于制成三向催化轉(zhuǎn)化器處理內(nèi)燃機尾氣，清除有害尾氣對空氣的污染。
4.一種具有優(yōu)異氧存儲能力和氧傳遞功能的，在寬廣溫度范圍內(nèi)(200-1000℃)可被調(diào)制的，與氟化鈣型結(jié)構(gòu)相關(guān)的偽固溶體型復合希土高氧化物的用途，其特征在于通過溫度擺動和氣體轉(zhuǎn)換相接合用這種粉末的氧傳遞功能制造氫---清潔能源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有在寬廣溫度范圍內(nèi)(200－1000℃)有氧存儲和氧傳遞功能的，與氟化鈣型結(jié)構(gòu)相關(guān)的，偽固溶體型復合希土高氧化物，F(xiàn)e
文檔編號B01D53/94GK1488436SQ0212929
公開日2004年4月14日 申請日期2002年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月8日
發(fā)明者康振川, 李庭珍, 康振晉, 康羿, 康強 申請人:康振川