[发明专利]具有高还原性的基于铈的、锆的和另外的稀土金属的氧化物的组合物，其制备方法及其在催化剂领域的用途

说明书

本发明涉及一种具有高还原性的基于铈的、锆的和至少一种除铈之外的稀土金属的氧化物的组合物，涉及其制备方法以及其在催化剂领域的用途。

“多功能的”催化剂当前用于处理来自内燃机的排气(汽车后燃烧催化)。术语“多功能的”理解为是指不仅能够进行氧化，特别是氧化存在于这些排气中的一氧化碳和烃类，而且能够进行还原，特别是还原也存在于这些气体中的氮氧化物类的催化剂(“三效”(″three-way″)催化剂)。当今出现了基于氧化铈、氧化锆和一种或多种其他稀土金属的氧化物的产物作为包括在这种类型的催化剂的组合物中的特别重要的和有利的组分。为了有效，这些组分甚至在经历高温(例如至少900℃)之后必须具有高的比表面积。

这些催化剂组分所要求的另一品质是还原性。术语“还原性”在此处并且对于说明书的其余部分意指催化剂在一种还原气氛下被还原以及在一种氧化气氛下被再氧化的能力。该还原性可尤其通过该材料每单位质量可移动的氧或不稳定氧的量并且在一个给定的温度范围内测量。该催化剂的还原性以及，因此，其效力在当前对基于上述产物的催化剂相当高的温度下是最大的。现在，对于在较低的温度范围内其性能品质是足够的催化剂存在一种需要。

在当前现有技术中，看来上面提及的这两个特性通常难以调和，即在较低的温度下的高还原性对应一个相当低的比表面。

本发明的目的是提供一种此类型的组合物，该组合物在较低的温度下结合了一个高的比表面积和良好的还原性。

为此目的，本发明的组合物是基于铈的、锆的和至少一种除铈之外的稀土金属的氧化物，具有按质量计大于50％的氧化铈含量，并且其特征在于，在1000℃下煅烧4小时之后，该组合物具有至少20m²／g的比表面积和至少0.8ml O₂／g的在200℃至400℃之间可移动的氧的量。

当参考附图阅读下面给出的描述时，本发明的其他特征、细节和优点将变得更加清晰，其中：

-图1是一个用于进行制备本发明的组合物的方法的反应器的示意图；

-图2示出了通过测量根据本发明的一种组合物以及一种对比产物的程序升温还原的还原性获得的曲线。

为了本说明书的连续性，比表面积理解为是指依照期刊“美国化学学会杂志(The Journal of the American Chemical Society)，60，309(1938)”中描述的布鲁诺-埃梅特-特勒法制定的标准ASTM D3663-78，由氮气吸附确定的BET比表面积。

对于本说明书，稀土金属理解为是指由钇和周期表中具有在57和71(含)之间的原子序数的这些元素组成的组中的那些元素。

另外，除非另外提出，煅烧并且尤其是在其之后给出表面积值的煅烧，是在指定时期内在温度稳定的阶段在空气中的煅烧。

除非另外提出，含量或量作为相对于全部组合物的氧化物的质量来给出。铈氧化物以高铈氧化物的形式并且其他稀土金属的氧化物是以Ln₂O₃的形式，Ln表示这种稀土金属，除镨之外(以Pr₆O₁₁的形式表述)。

为了本说明书连续性，指定了，除非另有说明，极限值包含在给出的这些值的范围内。

该可移动的氧或不稳定氧的量对应于通过还原该组合物的氧形成水所消耗的氢的摩尔量的一半，并且是在不同的温度限制之间，在200℃至450℃之间或甚至在200℃至400℃之间测量。在一种具有二氧化硅反应器的Autochem II2920设备上，通过程序升温还原进行该测量。将氢气以在氩气中按体积计10％，以30毫升／分钟的流速用作还原性气体。这种实验方案在于在一个预配衡容器中称量出200mg的样品。然后将该样品引入底部内含有石英棉的一个石英池中。最后将该样品用石英棉覆盖，置于该测量设备的烘箱中，并且将一个热电偶置于该样品的核心处。用一种热导率检测器检测信号。由在200℃至450℃之间或甚至在200℃至400℃之间的氢信号的消失表面积计算所消耗的氢。

如上所述，通过进行程序升温还原来测量该最高还原温度(氢吸收最大处的温度，并且换句话说，在铈IV至铈III的还原也最大处的温度以及对应组合物的最高O₂不稳定性的温度)。该方法使之有可能测量根据本发明的一种组合物消耗的氢作为温度的一个函数并且从此推出铈还原程度最大处的温度。