[发明专利]氧化铈‑氧化锆复合氧化物、其制备方法以及使用氧化铈‑氧化锆复合氧化物的用于提纯废气的催化剂

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及氧化铈-氧化锆复合氧化物，制备此复合氧化物的方法，以及使用氧化铈-氧化锆复合氧化物的用于提纯废气的催化剂。

2.现有技术的描述

在现有技术中，含有各种金属氧化物的复合氧化物已经在用于废气提纯的催化剂中用作载体、助催化剂等。作为在这种复合氧化物中所含的金属氧化物，建议使用氧化铈，这是因为氧化铈能根据在大气中的氧气分压储存和释放氧气(具有氧储存容量)。近年来，研究了含有氧化铈的多种复合氧化物，并且公开了各种氧化铈-氧化锆复合氧化物及其制备方法。

例如，日本专利申请出版物No.2011-219329(JP 2011-219329A)公开了氧化铈-氧化锆复合氧化物的实例，其含有氧化铈和氧化锆的复合氧化物。根据此现有技术，所述复合氧化物中的铈与锆的含量摩尔比率([铈]：[锆])是在43：57至48：52的范围内。另外，从在空气中在1100℃的温度条件下加热5小时之后使用CuKα的X-射线衍射法检测得到的X-射线衍射图案计算，在2θ＝14.5°处的衍射线与在2θ＝29°处的衍射线之间的强度比率I(14/29)以及在2θ＝28.5°处的衍射线与在2θ＝29°处的衍射线之间的强度比率I(28/29)各自满足以下条件：I(14/29)≥0.015；并且I(28/29)≤0.08。根据此现有技术，可以提供具有高耐热性的氧化铈-氧化锆复合氧化物，并且即使长期暴露于高温，其也显示优异的氧储存容量(OSC)。但是，最近，对于用于废气提纯的催化剂的性能要求越来越高，所以，需要一种同时具有足够较高的氧储存容量(OSC)和足够较高的耐热性的氧化铈-氧化锆复合氧化物，并且即使在长期暴露于高温之后也能显示足够优异的氧储存容量(OSC)。

另外，国际申请出版物No.WO2012/105454公开了用于提纯废气的催化剂，其包含：具有烧绿石结构的氧化铈-氧化锆复合氧化物(A)；和具有立方晶体结构的氧化铈-氧化锆复合氧化物(B)。至少一部分的氧化铈-氧化锆复合氧化物(A)是与氧化铈-氧化锆复合氧化物(B)复合的。但是，在国际出版物No.WO2012/105454中所述的用于提纯废气的催化剂中，具有烧绿石结构的氧化铈-氧化锆复合氧化物(A)的初级粒子的表面结构是不稳定的，抑制氧储存材料劣化的效果不足，在暴露于高温后的氧吸收和释放性能不总是足够的，并且耐久性不足。

发明概述

本发明提供氧化铈-氧化锆复合氧化物、其制备方法以及使用氧化铈-氧化锆复合氧化物的用于提纯废气的催化剂，所述氧化铈-氧化锆复合氧化物同时具有足够优异的氧储存容量(OSC)和足够优异的耐热性，并且即使在长期暴露于高温之后也能显示足够优异的氧储存容量(OSC)。

为了实现上述目的，本发明人经过深入研究发现：通过向氧化铈-氧化锆复合氧化物的初级粒子的表面附近区域加入能抑制CeO₂-ZrO₂烧绿石结构发生相转变的特定稀土元素以满足特定条件，可以获得以下效果：所得的氧化铈-氧化锆复合氧化物具有足够优异和高度平衡的的氧储存容量和耐热性；并且即使在长期暴露于高温之后也显示足够优异的氧储存容量。基于上述发现完成了本发明。

本发明的第一方面是一种氧化铈-氧化锆复合氧化物，其含有氧化铈和氧化锆的复合氧化物。氧化铈-氧化锆复合氧化物含有至少一种选自镧、钇和镨的稀土元素。至少一种稀土元素的总含量与在氧化铈-氧化锆复合氧化物中的锆和铈的总含量之间的比率是0.1at％至4.0at％(元素含量比例)。在表面附近区域中存在的稀土元素含量占稀土元素总含量的90at％或更大，所述表面附近区域是在与氧化铈-氧化锆复合氧化物初级粒子的表面相距小于50nm的位置。在氧化铈-氧化锆复合氧化物中的铈与锆之间的含量比率是在按摩尔比率计的43:57至48:52的范围内。氧化铈-氧化锆复合氧化物的初级粒子的平均粒径是2.2-4.5μm。在2θ＝14.5°处的衍射线与在2θ＝29°处的衍射线之间的强度比率I(14/29)以及在2θ＝28.5°处的衍射线与在2θ＝29°处的衍射线之间的强度比率I(28/29)各自满足以下条件：

I(14/29)≥0.02；和

I(28/29)≤0.08，