[发明专利]具有氧吸收和解吸能力的复合氧化物的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有极好的氧吸收和解吸能力的复合氧化物的制备方法，所述复合氧化物可用于净化废气的催化剂和功能陶瓷。

氧化铈至今已大量使用作净化废气的催化剂和陶瓷。例如，在催化剂的领域内，氧化铈用于提高废气成分如烃类、一氧化碳和NOx的净化速度，利用的是其在氧化性气氛中吸收氧而在还原性气氛中解吸氧的特性。在陶瓷领域内，氧化钸以与其它元素的化合物或混合物的形式被用作导电陶瓷，如固体电解质，利用的是它的上述特性。到现在为止，已知的这种氧化铈通常是可以制备的，例如通过往铈的硝酸盐或氯化物溶液中加草酸或碳酸氢铵，对所得到的沉淀进行过滤和洗涤，接着干燥和煅烧。

然而，按上述方法制备的，主要由氧化铈组成的传统复合氧化物，尽管它能显示吸收和解吸氧的能力，但是存在缺点，在400-700℃下不能充分地吸收和解吸氧，而且在加热至较高温度后性能变坏。

到现在为止，能显示出氧吸收和解吸能力高的铈-锆复合氧化物是已知的并且公开在日本专利公开号5-105428(1993)中，但仍期望研制能显示出更加优秀的氧吸收和解吸能力的复合氧化物。

因此，本发明的目的是提供一种易于制备含氧化铈、氧化锆和二氧化铪的复合氧化物方法，该复合氧化物能显示极佳的氧吸收和解吸能力。

本发明上述和其它目的由下面的描述将会变得更清楚。

根据本发明，可提供一种制备具有氧吸收和解吸能力的复合氧化物的方法，该方法包括的步骤有：提供一种起始复合氧化物，它包括氧化铈、氧化锆和二氧化铪；使所述起始复合氧化物进行加热-脱氧而得到脱氧的复合氧化物；再使所述脱氧的复合氧化物进行加热-氧化。

图1表示按例1-4合成的复合氧化物的氧吸收和解吸能力曲线。

图2表示按例1、2、3和4分别合成的复合氧化物的X-射线衍射图。

图3表示按例6合成的复合氧化物的X-射线衍射图和φ′相的计算图。

图4表示按例6合成的复合氧化物A的X-射线衍射图和φ相的计算图。

图5表示按对比例1-4合成的复合氧化物的氧吸收和解吸能力曲线。

图6表示按对比例1、2、3和4分别合成的复合氧化物的X-射线衍射图。

在下文将对本发明作更详细地描述。

在本方法中，必需的工作是对含有必不可少的成分氧化铈、氧化锆和二氧化铪的复合氧化物进行加热-脱氧和加热-氧化(下文称为复合氧化物A)。

在上述复合氧化物A中，优选的必不可少的成分比例为4.99-98.99％(重量)的氧化铈，1-95％(重量)的氧化锆，和0.01-20％(重量)的二氧化铪。假若各成分的比例在上述范围之外，复合氧化物将不能显示足够的氧吸收和解吸的能力，因此不是优选的。此外，复合氧化物A除了含有上述必不可少的成分外，还可含有一种附加金属氧化物或多种附加金属氧化物，如二氧化钛、氧化钨、氧化镍、氧化铜、氧化铁、氧化铝、氧化硅、氧化铍、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、除铈以外的稀土金属氧化物、及其混合物。优选的是，附加金属氧化物比例基于复合氧化物A的总重量为10％以下(按重量计)。

为了制备上述复合氧化物A，含铈离子、锆离子、铪离子、以及如有必要，还含有供形成上述附加金属氧化物用的附加金属离子的溶液与氨、碳酸氢铵、或草酸水溶液混合而制备出至少含有铈、锆和铪的复合盐沉淀。在这种情况下，可以制备出含铈离子、锆离子、和铪离子的溶液，例如，通过把硝酸铈水溶液和硝酸锆和硝酸铪的水溶液混合在一起，或者通过把硝酸铈水溶液，硝酸锆水溶液和硝酸铪水溶液混合在一起。此外，在此情况下，上述水溶液铵需要任选与含钛离子、钨离子、镍离子、铜离子、铁离子、铝离子、硅离子、铍离子、镁离子、钙离子、锶离子、钡离子、除铈离子外的稀土金属离子或其混合物的溶液混合。

含铈离子、锆离子、和铪离子溶液的浓度优选在30-200g/l的范围内，最好为50-100g/l(按照含上述离子的复合氧化物)。铈离子、锆离子、铪离子，和与此任选混合的附加金属离子的混合比按各离子氧化物的重量比为4.99-98.99∶1-95∶0.01-20∶0-10。