[发明专利]具有高的可还原性和稳定比表面积的基于氧化锆和氧化铈的组合物、制备方法以及在废气处理中的用途

说明书

技术领域

本发明涉及具有高的可还原性和稳定比表面积的基于氧化锆和氧 化铈的组合物、涉及其制备方法及其特别在机动车废气处理中的用途。

背景技术

目前将“多功能”催化剂用于内燃机废气的处理(机动车后燃催 化)。术语“多功能”是指不仅能够进行氧化，特别是废气中存在的 一氧化碳和烃类的氧化，而且能够进行还原，特别是同样存在于这些 废气中的氮氧化物的还原的催化剂(“三效催化剂”)。氧化锆和氧 化铈目前看来作为这类催化剂的组成中所包含的两种特别重要和有利 的成分。为了在这种用途中有效，这些材料必须具有即使在高温下也 保持足够高的比表面积。氧化锆尤其使得可以稳定这类产品的表面。

这些材料所需的另一种品质是可还原性。术语可还原性在此以及 对于本说明书的其余部分而言是指该材料中能够在还原气氛的作用和 给定温度下转变成铈III的铈IV的含量。例如可以通过给定温度范围 内的氢消耗来测定这种可还原性。在诸如本发明那些类型的组合物的 情况下，它归因于铈，铈具有被还原或被氧化的性能。显然，这种可 还原性必须尽可能高。

此外还寻求提高这些材料的效率，尤其是在它们用作贵金属的载 体过程中。在该应用中，它们促进氮氧化物的还原以及一氧化碳和烃 类的氧化。另外寻求开发使用最小可能量的贵金属的体系。更特别地， 开发钯基体系，因为这种金属具有比其它贵金属例如铂便宜的优点。 目前，钯体系的效率比基于其它金属的那些体系低，尤其是对于锆含 量高的组合物而言。

发明内容

本发明的目的在于开发具有改进的性能、能够满足上述特征的组 合物，尤其是能够与钯一起有效使用的组合物。

为此，本发明组合物基于氧化锆和氧化铈并且其特征在于它具有 不超过50质量％的氧化铈比例，在1100℃下煅烧4小时之后至少15m²/g 的比表面积和600℃下在空气中煅烧之后至少95％的可还原性程度。

本发明还涉及基于氧化锆和氧化铈的组合物，其具有与上面给出 的那些相同的比例和相同的表面特性而且700℃下在空气中煅烧之后 具有至少95％的可还原性程度。

本发明还涉及基于氧化锆和氧化铈的组合物，其具有与上面给出 的那些相同的比例和相同的表面特性而且900℃下在空气中煅烧之后 具有至少85％的可还原性程度。

本发明还涉及制备上述组合物的方法，其特征在于它包含下列步 骤：

-(a)形成包含锆和铈的化合物的水性混合物；

-(b)将如此形成的混合物加热到至少100℃的温度，结果获得 悬浮在反应介质中的沉淀物；

-(c)使加热之后获得的反应介质达到碱性pH；

-(d)或者，首先向前一步骤所获得的介质中加入添加剂，该添 加剂选自阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、聚乙二醇、羧酸及 其盐和羧甲基化的脂肪醇乙氧基化物型的表面活性剂，然后分离出所 述沉淀物；

-(d′)或者，首先从步骤(c)获得的介质中分离沉淀物，然后 向该沉淀物中加入所述添加剂；

-(e)至少900℃的温度下在惰性气体中或在真空下进行如此获 得的沉淀物的一次煅烧，接着在至少600℃的温度下在氧化气氛下进 行二次煅烧。

具体实施方式

在阅读后面的描述以及意图举例说明本发明的多个具体但非限制 性的实施例以后，本发明的其它特征、细节和优点将会更完全地呈现。

在说明书的其余部分中，术语“比表面积”是指根据ASTM标准D 3663-78通过氮吸附测定的BET比表面积，该标准是通过Journal of the American Chemical Society，60，309(1938)中所述的 Brunauer-Emmett-Teller方法建立的。

术语“镧系元素”(Ln)是指由钇和原子序数为57-71(包括端 值)的周期表元素所构成的组中的元素。

要指出的是，对于说明书的其余部分而言，除非另有说明，在给 定的数值范围内包括极限值。

除非另有说明，含量作为氧化物的质量给出，用于表达这些含量 的这些氧化物对于铈来说认为是二氧化铈形式，对其它镧系元素Ln来 说是Ln₂O₃形式以及在镨的特殊情况下是Pr₆O₁₁形式。