基于氧化铈、氧化锆和任选的另一种稀土元素氧化物的组合物,其制备方法及其用途技术

根据本发明专利技术第一实施方案的组合物基本上由Ｃｅ／Ｚｒ原子比至少为１的氧化铈和氧化锆组成。根据第二实施方案，所述组合物基于Ｃｅ／Ｚｒ原子比至少为１的氧化铈、氧化锆以及至少一种除铈之外的稀土元素的氧化物。在１１００℃煅烧之后，所述组合物在第一实施方案中具有至少９ｍ↑［２］／ｇ的比表面积，而在第二实施方案中具有至少１９ｍ↑［２］／ｇ的比表面积。本发明专利技术组合物可被用作催化剂，该催化剂尤其用于内燃机废气的处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在1100℃具有高比表面积的基于氧化铈、氧化锆和任选的另一种稀土元素氧化物的组合物，其制备方法和其作为催化剂的用途。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。需要能够在越来越高的温度下使用并且为此具有非常稳定的比表面积的催化剂。因此本专利技术的目的在于提供一种可满足这种需要的催化组合物。为了此目的，并且根据第一实施方案，本专利技术的组合物基本上由Ce/Zr原子比至少为1的氧化铈和氧化锆组成，并且其特征在于，其在1100℃锻烧4小时后具有至少9m2/g的比表面积。根据第二实施方案，本专利技术的组合物基于Ce/Zr原子比至少为1的氧化铈、氧化锆以及至少一种除铈之外的稀土元素的氧化物，并且其特征在于，其在1100℃锻烧4小时后具有至少19m2/g的比表面积。本专利技术还涉及这类组合物的制备方法，并且该方法的特征在于它包括以下步骤-(a)制备一种包括铈化合物、锆化合物以及如果需要的话的上述稀土元素的化合物的混合物；-(b)将所述混合物与碱性化合物接触，由此获得沉淀物；-(c)在含水介质中加热所述沉淀物；-(d)将添加剂添加到在上面步骤中获得的沉淀物中，所述添加剂选自阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、聚乙二醇、羧酸和它们的盐、以及羧甲基化脂肪醇的乙氧基化物类型的表面活性剂；并且-(e)煅烧如此获得的沉淀物。如上所述，本专利技术的组合物具有高比表面积，甚至是在1100℃的高温下煅烧之后。通过阅读以下的描述以及用于揭示本专利技术的具体但非限制性的实施例，本专利技术的其它特征、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 D 3663-78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。而且，在其后给出比表面积值的煅烧是在空气中的煅烧。术语“稀土元素”是指包含钇的族中的元素和周期表中原子数为57-71的元素。除非另有说明，含量是以氧化物给出的。氧化铈为二氧化铈的形式。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。本专利技术组合物在两个实施方案中的不同之处在于它们的成分的类型不同。在第一实施方案中，这些组合物基本上由氧化铈和氧化锆组成。这应当理解为该组合物不包含另一元素的另一氧化物，该另一元素可以是除铈之外的稀土元素形式的所述组合物表面稳定剂。在第一实施方案的情况下，组合物中氧化铈的量要使得Ce/Zr原子比为至少等于1，这对应于氧化铈相对于整个组合物的重量比为至少58％。该比例尤其可以是58％-约80％，更特别是58％-约70％。如上所述，根据该第一实施方案的组合物在1100℃的温度下煅烧4个小时后具有至少9m2/g的比表面积。该比表面积尤其可以是至少10m2/g，更尤其是至少15m2/g。而且，在1200℃的温度下煅烧4个小时后，这些同样的组合物仍然具有至少2m2/g，优选至少3m2/g，更特别为至少4m2/g的比表面积。这些同样的组合物在900℃的温度下煅烧4个小时后还可具有至少45m2/g的比表面积。最后，它们在1000℃的温度下煅烧4个小时后可具有的比表面积是至少20m2/g，优选至少25m2/g。在本专利技术第二实施方案的情况下，组合物基于氧化铈、氧化锆和至少一种除铈之外的稀土元素的氧化物。在这种情况下，组合物因此包含至少三种氧化物，并且尤其是包含四种。除铈之外的稀土元素特别可选自钇、镧、钕和镨以及它们的组合。因此，作为所述第二实施方案的组合物，特别可以提及的是基于氧化铈、氧化锆和氧化镧的那些组合物，基于氧化铈、氧化锆、氧化镧和氧化钕的那些组合物，以及基于氧化铈、氧化锆、氧化镧和氧化镨的那些组合物。仍然是在所述第二实施方案的情况下，除铈之外的稀土元素的氧化物的含量相对于整个组合物通常至多为35重量％，特别是至多20重量％。该含量更特别可以是至多15％，更进一步为至多10％。另外，其通常是至少1％，更尤其是至少5％。该第二种类型的组合物中相应的铈和锆的含量要使得Ce/Zr原子比为至少1，如上所述，这对应于氧化铈相对于整个组合物的重量比为至少58％。该比例在此可以更具体地为58％-约90％，更特别是58％-约70％。第二实施方案的组合物在1100℃的温度下煅烧4个小时后具有至少为19m2/g的比表面积。该比表面积尤其可以是至少21m2/g。而且，在1200℃的温度下煅烧4个小时后，这些同样的组合物仍然具有比表面积为至少3m2/g，优选至少4m2/g，更特别为至多6m2/g。这些同样的组合物在900℃的温度下煅烧4个小时后还可具有至少60m2/g，更特别是至少65m2/g的比表面积。最后，它们在1000℃的温度下煅烧4个小时后可具有比表面积为至少35m2/g，优选至少40m2/g。根据另一个特征，组合物可有利地为固溶体的形式。这些组合物的X-射线衍射光谱揭示出，在这种情况下，在这些组合物中存在纯的或均匀的单一相。所述相实际上对应于荧石型的晶体结构，就如结晶二氧化铈CeO2，其晶格参数相对于纯二氧化铈或多或少有些偏移，由此反映出引入了锆，并且如果需要的话在氧化铈的晶格中引入其它稀土元素，并且由此形成真固溶体。在第一实施方案的组合物的情况下，该纯相可被保持直至1000℃的温度。在第二实施方案的组合物的情况下，其可被保持直至1100℃的温度。下面将描述本专利技术的组合物的制备方法。该方法的特征在于它包括以下步骤-(a)制备一种包括铈化合物、锆化合物以及如果需要的话的上述稀土元素的化合物的混合物；-(b)将所述混合物与碱性化合物接触，由此获得沉淀物；-(c)在含水介质中加热所述沉淀物；-(d)将添加剂添加到在上面步骤中获得的沉淀物中，所述添加剂选自阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、聚乙二醇、羧酸和它们的盐、以及羧甲基化脂肪醇的乙氧基化物类型的表面活性剂；并且-(e)煅烧如此获得的沉淀物。该方法的第一步骤(a)因而包括在液体介质中制备锆化合物、铈化合物和任选的至少一种上述另外的稀土元素的化合物的混合物。该混合通常是在液体介质(优选水)中进行的。化合物优选是可溶化合物。这些尤其可以是锆、铈和镧系元素的盐。这些化合物可以选自硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐、氯化物和硝酸高铈铵。作为实例，由此可以提及的是硫酸锆、硝酸氧锆或二氯氧化锆。最一般地使用硝酸氧锆。还可以特别提及的是铈(IV)盐如硝酸盐或硝酸高铈铵，它们在这里是特别合适的。优选使用硝酸高铈。使用纯度至少为99.5％，更特别是至少99.9％的盐是有利的。硝酸高铈水溶液例如可通过硝酸与水化二氧化铈的反应来获得，该水化二氧化铈通常是通过亚铈盐(例如，硝酸亚铈)与氨溶液在过氧化氢存在下进行反应来制备的。还可以优选地使用一种硝酸高铈溶液，该硝酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基本上由Ｃｅ／Ｚｒ原子比至少为１的氧化铈和氧化锆组成的组合物，其特征在于，其在１１００℃锻烧４小时后具有至少９ｍ↑［２］／ｇ的比表面积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：O拉尔谢，E罗阿尔，
申请(专利权)人：罗狄亚电子与催化公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]