[发明专利]最大可还原性温度降低的氧化锆氧化铈基组合物及其用途

说明书

本分案申请是基于申请号为200480004706.X，申请日为2004年3月17日，发明名称为“具有降低的最大可还原性温度的基于氧化锆和氧化铈的组合物，其制备方法及其作为催化剂的用途”的中国专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种具有低的最大可还原性温度的基于氧化锆和氧化铈的组合物，其制备方法及其作为催化剂的用途。 

背景技术

目前，被称作“多功能”催化剂的催化剂被用于内燃机废气的处理(汽车后燃催化作用)。多功能催化剂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的氧化，而且还可进行还原，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(三用催化剂)。对于这种类型的催化剂来说，氧化锆和氧化铈目前被认为是两种特别重要和有利的组分。为了使其有效，这些催化剂即使在高温时也必须具有高比表面积。 

这些催化剂所需的另一个品质是可还原性。术语“可还原性”在此以及在本文余下的部分中指的是催化剂在还原气氛下被还原以及在氧化气氛下被再氧化的能力。这种可还原性可通过捕获氢的能力来测定。在本发明的组合物类型的情况下，这归因于铈，铈具有被还原或被氧化的性能。这种可还原性以及由此的催化剂的效力对于已知催化剂来说目前在相当高的温度下是最大的。该温度通常约为600℃。目前需要催化剂具有较低的可还原性温度，并且因此需要催化剂具在较低的温度范围内具有较高的性能。 

发明内容

本发明的目的因而是研究一种具有低可还原性温度的催化剂。 

为了此目的，本发明的组合物基于其中氧化锆的比例为至少50重量％的氧化锆和氧化铈，并且其特征在于，它具有至多500℃的最大可还原性温度，以及在500℃下煅烧6小时后至少40m²/g的比表面积，并且其为正方晶相的形式。 

通过阅读以下的描述以及用于揭示本发明的具体但非限制性的实施例，本发明的其它特征、细节和优点将会更加清晰。 

在下文中，术语“比表面积”是指根据ASTM D3663-78标准通过氮吸附法测定的BET比表面积，该标准是以The Journal of theAmerican Chemical Society，60，309(1938)中描述的Brunauer-Emmett-Teller方法为基础制定的。 

术语“镧系元素”是指由元素周期表中原子序数为57-71的元素所形成的族中的元素。 

应当指出的是，在下文中，除非另有说明，端值被包含在给定数值范围内。 

本发明的组合物是混合氧化物类型的，基于氧化锆，并且还包含氧化铈。其还可包括至少一种其它元素，所述其它元素选自除铈之外的镧系元素。在这种情况下，该组合物因而尤其可以是三元或四元组合物。上述元素可更具体地选自镧、钕或镨。特别可以提及的是基于锆、铈、镨和镧的组合物，基于锆、铈、钕和镧的组合物，以及基于锆、铈、镨和钕的组合物。 

本发明组合物具有特定的结构。其为正方晶相的形式。更具体地，该正方晶相是主要的。术语“主要的”被理解为与该组合物的混合氧化物的正方晶相的晶面(111)相对应的衍射峰的强度为所存在的其它任何相的主线强度的至少1倍，更特别是至少4倍。作为这种类型的其它相，特别可以提及的是处于其正方或单斜晶形变化形式的纯氧化锆，或者纯氧化铈。 

该结构通过对在至少900℃温度下煅烧6小时的产品进行XRD(X射线衍射)分析来测定。

根据一个特定的实施方案，本发明的组合物可以是氧化铈和任选的其它元素的纯固溶体的形式。这意味着铈以及任选的其它元素完全存在于锆中的固溶体中。这些组合物的X-射线衍射光谱特别揭示出，在这些组合物中存在可清楚确认的单相，该单相对应于在四方晶系中结晶的氧化锆的相，由此反映出铈和其它元素引入到了氧化锆的晶格中，并且因此形成真固溶体。