[发明专利]氧化铈颗粒及其生产方法

说明书

本发明涉及具有优异的耐热性的氧化铈颗粒，这些氧化铈颗粒对于催化剂、功能陶瓷、燃料电池用固体电解质、抛光、紫外线吸收剂等是尤其有用的，并且特别适合例如在用于净化车辆排气的催化中用作催化剂或助催化剂材料。本发明还涉及一种用于制备此类氧化铈颗粒的方法，以及一种例如用于使用这些氧化铈颗粒净化排气的催化剂。

本发明涉及具有优异的耐热性的氧化铈颗粒，这些氧化铈颗粒对于催化剂、功能陶瓷、燃料电池用固体电解质、抛光、紫外线吸收剂等是尤其有用的，并且特别适合例如在用于净化车辆排气的催化中用作催化剂或助催化剂材料。本发明还涉及一种用于制备此类氧化铈颗粒的方法，以及一种例如用于使用这些氧化铈颗粒净化排气的催化剂。

现有技术

提供现有技术的以下讨论以便将本发明置于适当的技术背景下并使它的优点能够得到更充分的理解。然而，应当理解的是在整个说明书中现有技术的任何讨论不应被视为明确的或暗含的承认如此的现有技术是广泛已知的或形成本领域公知常识的一部分。

用于净化车辆排气的催化剂由诸如铂、钯、或铑的催化金属和用于增强这种金属的催化作用的助催化剂构成，两者都负载在由例如氧化铝或堇青石制成的催化剂载体上。作为这种助催化剂材料，使用具有源自于氧化铈的在氧化气氛下吸收氧气并在还原气氛下解吸氧气的特性(即氧气吸收和解吸能力)的含氧化铈的材料。具有这种氧气吸收和解吸能力，这些含氧化铈的材料以优异的效率净化排气中的有害组分，如烃类、一氧化碳、和氮氧化物。因此，使用大量的含氧化铈的材料作为助催化剂。

活化这种含氧化铈的助催化剂材料的功能最关键的是将该助催化剂保持在高温下。排气的低温(例如在发动机启动时)将导致低的净化效率。车辆制造商目前正试图通过将催化剂体系靠近发动机放置为了在从发动机将其排放到催化剂体系之后立即引入热排气来解决这个问题。还存在对于在较低的温度下活化的助催化剂材料的需要。

通常，用催化剂进行排气处理的效率与催化剂的活性相与排气之间的接触面积、以及助催化剂材料(如氧化铈)的氧气吸收和解吸能力成比例。因此，助催化剂材料需要具有足够大的比表面积和足够高的氧气吸收和解吸能力、以及在较低温度下的高活性。

为了解决这些问题，US 7,361,322 B2提出了一种用于获得具有良好的耐热性的氧化铈的方法，该氧化铈在900℃下煅烧5小时后具有高于30.0m²/g、尤其约40-50m²/g的比表面积，该方法包括以下步骤：

(a)提供铈溶液，其中不少于90mol％的铈为四价铈阳离子，所述铈溶液具有以氧化铈计的10至60g/L的铈浓度；

(b)在加热下将在步骤(a)中制备的所述铈溶液保持在60℃至220℃下；

(c)冷却所述加热的铈溶液；

(d)将沉淀剂加入到所述冷却的铈溶液中以得到沉淀物；并且

(e)煅烧所述沉淀物。

然而，似乎通过这种方法得到的这些氧化铈的比表面积的耐热性仍不足够。

此外，除了催化剂载体的比表面积的耐热性之外，还需要总孔体积的耐热性。总孔体积的高耐热性通常是指在如新鲜的和800℃的催化剂载体的两种不同老化条件的比较中孔体积的减小比率小。在以贵金属的形式将活性物质(例如活性金属)装载到催化剂载体上的情况下，贵金属以良好的可分散性装载到孔中。因此，希望即使在高温下也具有大的孔体积的氧化铈。

仍然存在提供具有较高的耐热性以及氧气吸收和解吸能力的氧化铈的需要，其可用作催化剂或适用于诸如用于净化排气的催化剂的助催化剂材料。

发明