[发明专利]复合氧化物

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合氧化物，特别是一种适合用作废气净化催化剂的助催化剂的复合氧化物，该助催化剂净化废气，特别是源自用汽油或轻油运转的发动机的废气。

背景技术

来自车辆等的内燃机的废气含有对人体和环境有害的烃、一氧化碳、和氮氧化物。作为净化车辆废气的催化剂使用的是所谓的三效催化剂，其将一氧化碳和烃氧化成二氧化碳和水，并将氮氧化物还原成氮气和水。三效催化剂的组成例如如下：贵金属如Pt、Pd或者Rh作为主催化剂，含有氧化铈的氧化物或者复合氧化物作为助催化剂，二者均被负载于催化剂载体如氧化铝或者堇青石之上。助催化剂在氧化气氛中由于含于其中的Ce的化合价从三价变成四价而吸收氧，并且在还原气氛中由于铈的化合价从四价变成三价而解吸氧，这是所谓的氧吸收和解吸能力。该氧吸收和解吸能力缓解了由发动机加速和减速导致的废气气氛的突变，从而允许主催化剂在高效率下净化废气。助催化剂虽然通常在高温下显示出高的氧吸收和解吸能力，但是也需要即使在低的发动机温度下，如在发动机启动时，特别是在400℃的较低温度或者更低温度下，显示出足够的氧吸收和解吸能力。另外，其上携带主催化剂贵金属的助催化剂当暴露于高温废气时开始烧结，并且随着它的比表面积减少，主催化剂聚集，从而不能显示足够的催化能力。因此，助催化剂需要具有使其即使在高温下也能够保持大的比表面积的耐热性。

专利出版物1公开了作为可用作助催化剂的复合氧化物的锆-铈复合氧化物，其按照氧化物计含有重量比为51-95:49-5的锆和铈，其在500至1000℃煅烧后具有不小于50m²/g的比表面积，并且甚至在1100℃下加热6小时后还能保持不小于20m²/g的比表面积。

专利出版物2公开了一种复合氧化物，其含有特定比例的Ce和/或Pr以及Zr，不含源自氧化锆的四方晶相，并且其电子衍射图像表现为点状衍射斑点。该复合氧化物被描述成具有在较低温度下的优良的氧吸收和解吸能力。

非-专利出版物1教导了增强在CeO₂-ZrO₂固溶体中的Ce和Zr原子的均质性提高了OSC(氧存储/释放能力)性能。

专利出版物1：JP-10-194742-A

专利出版物2：WO2009/101984

非-专利出版物1：R&D Review of Toyota CRDL,Vol.37,No.4,p20-27

发明概述

专利出版物1中公开的复合氧化物具有高耐热性，但在低温下的氧吸收和解吸能力不足。专利出版物2和非-专利出版物1中公开的复合氧化物具有高的氧吸收和解吸能力，但耐热性不足。

本发明的一个目的在于提供一种复合氧化物，其适合用作废气净化催化剂等的助催化剂，具有高的耐热性，并具有在低温下优良的氧吸收和解吸能力。

根据本发明，提供了一种包含Ce和Zr的复合氧化物，

其中以Ce和Zr总量为100at％计，Ce含量不小于30at％且不大于80at％，Zr含量不小于20at％且不大于70at％，

其中所述复合氧化物具有CaF₂-型结构相或者CaF₂-样结构相，

其中，(311)平面中的实际晶格参数与理论晶格参数之比(实际值/理论值)为1.000，和

其中，所述复合氧化物具有在气氛中于1000℃煅烧5小时后显示出的总孔体积不小于0.30cc/g的性能。

根据本发明，还提供了一种复合氧化物，其还包含至少一种元素M，其选自碱土金属元素、除Ce以外的稀土金属元素、除稀土金属元素和Zr以外的过渡金属元素、卤族元素、B、C、Si和S，

其中，以Ce、Zr和元素M的总量为100at％计，Ce含量为不小于30at％且小于80at％，Zr含量不小于20at％且小于70at％，元素M的含量大于0at％且不大于15at％。

具有以上构造的根据本发明的复合氧化物，同时具有高的耐热性和在低温下优良的氧吸收和解吸能力两者，这是从未实现过的。因此，本发明的复合氧化物可以适合用作废气净化催化剂等的助催化剂。

本发明的优选实施方案

现将详细解释本发明。