ТОПЛИВНАЯ ДОБАВКА, СОДЕРЖАЩАЯ НАНОЧАСТИЦЫ ДИОКСИДА ЦЕРИЯ С ИЗМЕНЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

1. Способ получения наночастиц диоксида церия с заданной решеткой, содержащих, по меньшей мере, один переходный металл (М), в котором:
3+
(а) получают водную реакционную смесь, содержащую источник ионов церия Се, источник ионов одного или нескольких переходных металлов (М), источник гидроксид-ионов, по меньшей мере, один стабилизатор наночастиц и окислитель при исходной температуре в диапазоне от приблизительно 20°С до приблизительно 95°С;
(b) осуществляют механический сдвиг данной смеси и ее прохождение сквозь перфорированное сито, образуя гомогенно распределенную суспензию наночастиц гидроксида церия; и
3+
4+
1-х
х
2
(с) создают температурные условия, эффективные для проведения окисления иона Се в ион Се, с образованием потока продукта, содержащего наночастицы диоксида церия, содержащего переходный металл, СеМО, где "х" имеет значение от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,8, упомянутые наночастицы имеют кубическую структуру флюорита, средний гидродинамический диаметр в диапазоне от приблизительно 1 нм до приблизительно 10 нм и геометрический диаметр от приблизительно 1 нм до приблизительно 4 нм.
2. Способ по п.1, где упомянутый механический сдвиг осуществляют в коллоидной мельнице.
3+
4+
3. Способ по п.1, где упомянутые температурные условия, эффективные для проведения окисления иона Се в ион Се, содержат температуру от приблизительно 50°С до приблизительно 100°С.
3+
4+
4. Способ по п.3, где упомянутые температурные условия, эффективные для осуществления окисления иона Се в ион Се, включают температуру от приблизительно 60°С до приблизительно 90°С.
5. Способ по п.1, где упомянутый источник ионов вводят в упомянутую реакционную смесь одновременно или последовательно во время упомянутого механического сдвига.
6. Способ по п.1, где упомянутые наночастицы диоксида церия имеют средний гидродинамический диаметр приблизительно 6 нм.
7. Способ по п.1, где упомянутые наночастицы диоксида церия имеют средний геометрический (ТЕМ) диаметр меньше чем приблизительно 4 нм.
8. Способ по п.1, где упомянутые наночастицы диоксида церия имеют, по существу, мономодальное распределение размера и, по существу, монодисперсное частотное распределение размера.
9. Способ по п.1, где упомянутые наночастицы диоксида церия являются кристаллическими, и размер кристаллитов лежит в диапазоне от приблизительно 1,1 нм до приблизительно 2,5 нм ± 0,5 нм.
3+
10. Способ по п.1, где упомянутый источник ионов Се включает нитрат церия (III).
1-х
х
2
11. Способ по п.1, где упомянутый переходный металл М в упомянутых наночастицах диоксида церия, содержащих переходный металл, СеМО, выбирают из группы, состоящей из Fe, Mn, Cr, Ni, W, Co, V, Cu, Zr, Y, Mo и их комбинаций.
12. Способ по п.11, где "х" имеет значение от приблизительно 0,30 до приблизительно 0,80.
13. Способ по п.12, где "х" имеет значение от приблизительно 0,40 до приблизительно 0,60.
14. Способ по п.11, где упомянутый переходный металл М включает Zr или, возможно Y.
15. Способ по п.14, где упомянутый переходный металл М дополнительно включает Fe.
3+
16. Способ по п.1, где упомянутый источник гидроксид-ионов содержит гидроксид аммония, причем упомянутые гидроксид-ионы присутствуют в мольном стехиометрическом отношении к ионам Се от приблизительно 2:1 ОН:Се до приблизительно 5:1 ОН:Се.
17. Способ по п.1, где упомянутый окислитель включает пероксид водорода или молекулярный кислород.
18. Способ по п.1, где стабилизатор наночастиц выбирают из группы, состоящей из алкоксизамещенной карбоновой кислоты, α-гидроксикарбоновой кислоты, α-кетокарбоновой кислоты и их комбинаций.
19. Способ по п.1, где стабилизатор наночастиц выбирают из группы, состоящей из ди-, три- и тетракарбоновой кислоты и их комбинаций.
20. Способ по п.1, где стабилизатор наночастиц выбирают из группы, состоящей из 2-[2-(2-метоксиэтокси)этокси]уксусной кислоты, метоксиуксусной кислоты и их комбинаций.
21. Способ по п.1, где стабилизатор наночастиц выбирают из группы, состоящей из этилендиаминтетрауксусной кислоты, глюконовой кислоты, молочной кислоты, винной кислоты, пировиноградной кислоты, лимонной кислоты и их комбинаций.
22. Способ по п.21, где стабилизатор наночастиц представляет собой лимонную кислоту.
23. Способ по п.8, где упомянутое, по существу, мономодальное и монодисперсное частотное распределение размера регулируют с помощью переменной, выбранной из группы, состоящей из температуры зародышеобразования, выбора стабилизатора наночастиц, концентрации стабилизатора наночастиц и их комбинаций.
24. Способ по п.1, где упомянутый способ представляет собой непрерывный способ или периодический способ.
25. Способ по п.1, где дополнительно:
(d) концентрируют упомянутый поток продукта в суспензию, имеющую плотность, не превышающую приблизительно 35% (мас. тв. веществ/мас. суспензии), и проводимость, не превышающую приблизительно 5 мСм/см.
26. Способ по п.25, где упомянутое концентрирование упомянутого потока продукта осуществляют, используя, по меньшей мере, одну полупроницаемую мембрану.
1-х
х
2
27. Способ получения гомогенной дисперсии, содержащей стабилизированные кристаллические наночастицы диоксида церия с заданной решеткой, содержащие переходный металл, СеМО, где:
1-х
х
2
(а) получают водную смесь, которая включает стабилизированные наночастицы диоксида церия, содержащие переходный металл, СеМО, имеющие кубическую структуру флюорита, причем упомянутые наночастицы имеют средний гидродинамический диаметр в диапазоне от приблизительно 1 нм до приблизительно 10 нм и геометрический диаметр меньше чем приблизительно 4 нм;
(b) концентрируют упомянутую водную смесь, которая включает упомянутые стабилизированные наночастицы диоксида церия, содержащие переходный металл, образуя водный концентрат;
(с) удаляют, по существу, всю воду из упомянутого водного концентрата, образуя, по существу, свободный от воды концентрат упомянутых стабилизированных наночастиц диоксида церия, содержащих переходный металл;
(d) добавляют органический разбавитель к упомянутому, по существу, свободному от воды концентрату, образуя органический концентрат упомянутых стабилизированных наночастиц диоксида церия, содержащих переходный металл; и
1-х
х
2
(е) объединяют упомянутый органический концентрат с поверхностно-активным веществом в присутствии неполярной среды, образуя упомянутую гомогенную дисперсию, содержащую стабилизированные кристаллические наночастицы диоксида церия, содержащие переходный металл, СеМО.
1-х
х
2
28. Способ по п.27, где упомянутый переходный металл М в упомянутых наночастицах диоксида церия, содержащих переходный металл, СеМО, выбирают из группы, состоящей из Fe, Mn, Cr, Ni, W, Co, V, Cu, Zr, Y, Mo и их комбинаций.
29. Способ по п.28, где "х" имеет значение от приблизительно 0,30 до приблизительно 0,80.
30. Способ по п.29, где "х" имеет значение от приблизительно 0,40 до приблизительно 0,60.
31. Способ по п.28, где упомянутый переходный металл М включает Zr или Y.
32. Способ по п.31, где упомянутый переходный металл М дополнительно включает Fe.
33. Способ по п.27, где упомянутый органический разбавитель содержит простой эфир гликоля.
34. Способ по п.27, где упомянутый органический разбавитель дополнительно содержит спирт.
35. Способ по п.27, где упомянутый органический разбавитель содержит монометиловый эфир диэтиленгликоля и 1-метокси-2-пропанол.
36. Способ по п.27, где упомянутое поверхностно-активное вещество дополнительно содержит совместное поверхностно-активное вещество.
37. Способ по п.27, где упомянутое поверхностно-активное вещество содержит олеиновую кислоту.
38. Способ по п.36, где упомянутое совместное поверхностно-активное вещество содержит 1-гексанол.
39. Способ по п.27, где упомянутое поверхностно-активное вещество является свободным от серы.
40. Способ по п.27, где упомянутая гомогенная дисперсия содержит упомянутые наночастицы в концентрации, по меньшей мере, приблизительно 2 мас.% и воду в максимальной концентрации приблизительно 0,5 мас.%.
41. Способ по п.40, где упомянутая гомогенная дисперсия содержит упомянутые наночастицы в концентрации, по меньшей мере, приблизительно 9 мас.%.
42. Способ по п.41, где упомянутая гомогенная дисперсия содержит упомянутые наночастицы в концентрации приблизительно 35 мас.%.
43. Способ по п.27, где упомянутая неполярная среда содержит углеводород, содержащий от приблизительно 6 до приблизительно 20 атомов углерода.
44. Способ по п.27, где упомянутую неполярную среду выбирают из группы, состоящей из октана, декана, толуола, керосина, нафты, дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы, биодизеля и их смесей.
45. Способ по п.27, где дополнительно:
(f) разбавляют одну часть упомянутой гомогенной дисперсии, по меньшей мере, приблизительно 100 частями углеводородного топлива.
46. Нанесенное покрытие для каталитического конвертера выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания, где упомянутое нанесенное покрытие получают, используя гомогенную дисперсию, содержащую стабилизированные кристаллические наночастицы диоксида церия, содержащие переходный металл, образованную по п.27.
47. Катализатор, эффективный для реакции восстановления или реакции окисления, где упомянутый катализатор получают, используя гомогенную дисперсию, содержащую стабилизированные кристаллические наночастицы диоксида церия, содержащие переходный металл, образованную по п.27.