[发明专利]耐高温的铈锆复合氧化物及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及铈锆复合氧化物，具体涉及耐高温的铈锆复合氧化物及其制备方法与应用。铈锆复合氧化物，包含铈氧化物、锆氧化物以及至少一种选自铈以外的稀土金属元素的氧化物；其中，所述铈锆复合氧化物经1100℃老化热处理5小时后，掺杂的稀土元素在铈锆复合氧化物的表面含量与新鲜态相比，减少、不变或增加，且增加的幅度不超过5%。本发明提供的铈锆复合氧化物具有优异的高温稳定性和良好的催化性能。

技术领域

本发明涉及铈锆复合氧化物，具体涉及耐高温的铈锆复合氧化物及其制备方法与应用。

背景技术

汽车尾气，尤其是尾气中的CO、CHx和NO_x，对人类生存和自然环境有着巨大的危害。贵金属催化剂作为最成熟有效的汽车尾气净化装置，能够同时净化尾气中的CO、CHx和NO_x。尾气净化主要靠贵金属（例如Pt、Rh、Pd）与分散贵金属的铈锆复合氧化物之间的相互作用来实现。作为分散贵金属的材料，要求铈锆复合氧化物具有大的比表面积和优秀的高温稳定性，否则在经受汽车尾气的高温时，比表面积急剧降低容易包埋贵金属，从而导致催化活性降低。

铈锆复合氧化物的高温稳定性，即在经过高温老化后仍然保持稳定的单一晶相，且晶粒尺寸能够保持在一个较小的范围，同时还能够保持较高的比表面积、孔容以及合适的孔道结构。

发明内容

文献报导，通过在铈锆复合氧化物中引入第三组分稀土元素可以提高其高温稳定性。本发明人研究发现，在高温尤其是1000-1100℃高温老化后，与未经过高温老化（称为“新鲜态”，下同）的铈锆复合氧化物相比，掺杂的稀土元素在铈锆复合氧化物的表面含量会大幅增加；换言之，掺杂的稀土元素会从铈锆复合氧化物中析出到表面，从而导致铈锆复合氧化物的高温稳定性下降，同时其催化性能也有所降低。根据这一发现，本发明人提出可以通过控制高温老化后，掺杂的稀土元素在铈锆复合氧化物的表面含量从而提高高温稳定性。

一种铈锆复合氧化物，包含铈氧化物、锆氧化物，以及至少一种选自铈以外的稀土金属元素的氧化物；其中，所述铈锆复合氧化物经1100℃老化热处理5小时后，掺杂的稀土元素在铈锆复合氧化物的表面含量与新鲜态相比，减少、不变或增加，且增加的幅度不超过5%。

本文中，所述新鲜态是指与未经过高温老化的铈锆复合氧化物。也即通常是指经500-800℃焙烧3-6小时而制得的铈锆复合氧化物。

在一些实施例中，所述铈锆复合氧化物经1100℃老化热处理5小时后，掺杂的稀土元素在铈锆复合氧化物的表面含量与新鲜态相比，增加的幅度为0-5%。

在一些实施例中，所述铈锆复合氧化物经1000℃老化热处理5小时后比表面积大于等于60m²/g和/或孔体积大于等于0.45cm³/g。

在一些实施例中，所述铈锆复合氧化物经1100℃老化热处理5小时后比表面积大于等于30m²/g和/或孔体积大于等于0.25cm³/g。

在一些实施例中，所述铈锆复合氧化物经1100℃老化热处理5小时后，具有小于等于12nm的晶粒尺寸。

在一些实施例中，所述铈锆复合氧化物经1100℃老化热处理5小时后，静态储氧量≥600μmol O₂/g。

本文中所述稀土金属不包括铈。

在一些实施例中，所述选自铈以外的稀土金属元素为镧、钇、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或一种以上的组合；可选地，为镧、钇、镨、钕中的一种或一种以上的组合。

在一些实施例中，所述铈锆复合氧化物经1100℃老化热处理5小时后，掺杂的稀土元素在铈锆复合氧化物的表面含量为0-30wt%。

在一些实施例中，所述铈锆复合氧化物经1100℃老化热处理5小时后，表面元素含量如下：