一种铈锆复合物成分分析标准物质的制备方法与流程

本发明属于化学标准物质/标准样品制备领域，尤其涉及一种铈锆复合物成分分析标准物质的制备方法。

背景技术：

1、随着汽车工业的快速发展以及汽车保有量的急剧膨胀，汽车排放的尾气已成为城市主要污染源之一，各国汽车尾气排放法规愈来愈严格，汽车尾气催化净化技术应运而生。三元催化剂技术是汽车尾气净化器的核心关键技术，铈锆复合氧化物是目前三效催化剂中最为常用的催化助剂。我国稀土矿中铈的含量占50％以上，将稀土铈矿用于制备铈锆复合氧化物，一方面可高效利用我国稀土资源，另一方面可减少汽车尾气对大气环境的污染。

2、纯氧化铈的高温热稳定性能差，烧结造成催化性能显著下降，而掺杂改性的铈锆复合氧化物具有好的热稳定性和优异的储放氧性能，从而提高催化剂性能。将少量稀土元素掺杂进铈锆复合氧化物，可有效提高其热稳定性和低温氧化还原性能。铈锆复合氧化物的性能受其组成约束，铈锆的相对含量不仅决定了其晶相，同时也决定了铈锆复合氧化物的比表面积、储放氧性能、氧化还原性能以及热稳定性，因此，准确测定铈锆复合氧化物中主成分和掺杂元素的含量，对于研究其材料的理化性能、改进制备工艺、把控产品质量，以及废料的回收利用等具有十分重要的意义。

3、目前没有铈锆复合氧化物的固体标准物质，在分析测试过程中无法保证测量结果的准确性和可靠性。根据有色工业科技查新中心提供的查新报告，国内外没有关于铈锆复合物成分分析标准物质的报道。传统的固体标准物质/样品都是从批量生产工序中抽取少量的样品经过分次测试得到，无法实现对标准样品中各定值元素的可控制备。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种铈锆复合物成分分析标准物质的制备方法和根据该方法制成的标准物质，通过添加原料的共沉淀反应和固相烧结，可以按照所需成分配比实现铈锆复合物成分分析标准物质的大规模制备，得到均匀性、稳定性良好的标准物质。填补了铈锆复合物成分分析标准物质的空白，可以提升稀土催化助剂领域-铈锆复合物相关材料的化学成分分析的质量控制水平，提高铈锆生产企业和下游催化剂企业之间实验数据的可比性，促进整个稀土催化剂行业的研发和生产水平。

2、一种铈锆复合物成分分析标准物质的制备方法，定值成分为氧化锆和氧化铪合量、氧化镧、氧化钕及氧化钇，包括如下步骤：

3、(1)按照成分配比设计，称取适量硝酸铈、硝酸锆、硝酸钕、硝酸镧和硝酸钇；按照质量百分比计算，硝酸铈32.9％～46％、硝酸锆47.7％～59.7％、硝酸镧2.6％～3.5％、硝酸钕2.6％～3.4％、硝酸钇1.1％～2.2％；

4、(2)将硝酸铈与硝酸锆溶于高纯水中，加入双氧水，双氧水与硝酸铈的摩尔比为1:1～1:2，搅拌混匀，得到混合溶液i；

5、(3)将硝酸钕、硝酸镧和硝酸钇加入到步骤(2)中的混合溶液i中，搅拌混匀，配成浓度(指总溶质浓度，溶质包含硝酸铈、硝酸锆、硝酸钕、硝酸镧和硝酸钇)为1.0mol/l～2.0mol/l的混合溶液ii；

6、(4)在步骤(3)中的混合溶液ii中加入分散剂，分散剂可为十六烷基三甲基溴化铵或聚二乙醇4000(peg4000)的单一体系，或者十六烷基三甲基溴化铵和聚二乙醇4000(peg4000)二者的混合体系，质量占比为1％～3％，搅拌混匀，获得混合溶液iii；

7、(5)在搅拌条件下，在步骤(4)的混合溶液iii中不断滴加氨水，进行共沉淀反应，得到铈锆复合物前驱体；

8、(6)将步骤(5)中的所得沉淀物采用高纯水充分洗涤；

9、(7)将步骤(6)中的所得沉淀物采用无水乙醇充分洗涤；

10、(8)将铈锆复合物前驱体在干燥箱进行干燥，管式炉内进行焙烧，室温冷却后研磨，过筛，混匀；

11、(9)采用激光粒度仪对制备的标准物质进行粒度分布检测，采用xrd进行物相分析；

12、(10)采用重量法和电感耦合等离子体发射光谱法，按照ys/t 409《有色金属产品分析用标准样品技术规范》对各定值成分进行检测；

13、(11)对设计元素进行定值，数据结果按照ys/t 409《有色金属产品分析用标准样品技术规范》及gb/t 8170-2008《数值修约规则与极限数值的表示和判定》进行处理，确定标准值；

14、(12)在氮气保护下进行分装。

15、步骤(1)中，硝酸铈、硝酸锆、硝酸钕、硝酸镧和硝酸钇均为优质纯，采用高精度天平进行称量，质量精确至0.0001g。按照设计的质量含量换算成所需称取的原料的质量。

16、在定值成分制备中，氧化锆和氧化铪合量的原料均为硝酸锆，氧化钕原料为硝酸钕，氧化镧原料为硝酸镧，氧化钇原料为硝酸钇，氧化铈原料为硝酸铈，采用高精度天平称量，质量精确至0.0001g。

17、步骤(2)中，混合溶液i中，双氧水与硝酸铈的摩尔比为1:1.5，搅拌混匀。

18、步骤(4)中，分散剂为十六烷基三甲基溴化铵和聚二乙醇4000(peg4000)的混合体系时，十六烷基三甲基溴化铵与聚二乙醇4000(peg4000)的质量比为1:1～3:1。

19、采用步骤(2)-(4)三个步骤制备混合溶液，有利于制备的产品成分均匀，颗粒分散度良好，性质稳定。

20、步骤(5)中，采用氨水的浓度为1.0mol/l～2.0mol/l；共沉淀反应的温度为30℃～80℃，反应溶液的ph值范围为9.0～11.0，反应时间为10h～20h(搅拌时间为0.5～2h，室温陈化时间为9.5～18h)，搅拌转速为100rmp～500rmp。反应结束后经过滤、洗涤、干燥，得到铈锆复合物前驱体。

21、步骤(6)中，采用高纯水洗涤所得沉淀物3～5次，至滤液ph呈中性。

22、步骤(7)中，采用无水乙醇洗涤3～5次，置换出沉淀物中的水分。

23、步骤(8)中，将沉淀物在干燥箱内于110℃-130℃干燥8h～12h，得到铈锆复合物前驱体；然后在管式炉中进行烧结，管式炉中烧结温度为450℃～700℃，烧结时间为4～10h，得到铈锆复合氧化物(铈锆复合物)，室温冷却后研磨、过筛(200目)。将加工处理过的产品(铈锆复合氧化物)装进塑料圆桶(例如10l)中，充分研磨混匀，研磨时间为7～10天。如果烧结温度过高，如将样品置于马弗炉中800℃～950℃焙烧4～8h就会得到老化态铈锆固溶体。

24、步骤(10)中，采用重量法对氧化锆和氧化铪合量测定，每0.25g铈锆复合物样品中加入5ml浓硫酸(ρ1.84g/ml)+5g硫酸铵(分析纯)+50ml氨水(ρ0.90g/ml)+50ml苦杏仁酸溶液(150g/l)。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定氧化镧、氧化钕、氧化钇，每0.1g铈锆复合物样品加入5ml浓硫酸+5g硫酸铵。

25、步骤(12)中，在氮气保护下分装时氮气的压力为0.1～0.5mpa。

26、一种铈锆复合物成分分析标准物质，由上述方法制备得到，按质量百分比，其组成为氧化锆和氧化铪合量40％～50％、氧化镧3％～4％、氧化钕3％～4％、氧化钇1％～2％，余量为氧化铈。各定值成分的质量百分含量范围见下表1。

27、表1铈锆复合物标准物质成分设计(wt％)

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30、本发明方法制备的铈锆复合物成分分析标准物质可为中铈牌号的铈锆复合氧化物成分分析标准物质(czco-mc-50)，或者其他类型的铈锆复合氧化物标准物质/标准样品(czco-hc-60，czco-lc-40)。

31、有益效果：本发明采用可溶性硝酸盐作为原料，溶解于高纯水中得到混合离子溶液，不断滴加氨水调节溶液ph，采用共沉淀的方法得到锆化合物与铈化合物的混合物，无水乙醇洗涤，然后将混合物进行热分解，得到铈锆复合物氧化物。该方法可以将待测元素定量添加到铈锆复合物氧化物中，有效的保证制备的标准物质/标准样品的均匀性和稳定性。本方法制备出的铈锆复合物标准物质均匀性好、量值准确、稳定性好，适用于铈锆复合物中化学成分分析中的质量监控和方法评价，解决了铈锆复合物分析检测领域没有标准物质的问题。该标准物质满足《gb/t15000标准样品工作导则》和《ys/t409有色金属产品分析用标准样品技术规范》的要求。