[發(fā)明專(zhuān)利]具有高還原性的基于鈰的、鋯的和另外的稀土金屬的氧化物的組合物，其制備方法及其在催化劑領(lǐng)域的用途

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280029643.8
• 申請(qǐng)日: 2012-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103619758A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.伊弗拉;E.羅阿爾;J.埃南德茨;D.奧爾貝茨;L.伊塔尼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 羅地亞運(yùn)作公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01G25/02
• 分類(lèi)號(hào): C01G25/02;B01D53/94;B01J21/06;B01J23/10;C01F17/00;C01G25/00;B01J23/00
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 黃念;林森

本發(fā)明涉及一種具有高還原性的基于鈰的、鋯的和至少一種除鈰之外的稀土金屬的氧化物的組合物，涉及其制備方法以及其在催化劑領(lǐng)域的用途。

“多功能的”催化劑當(dāng)前用于處理來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的排氣(汽車(chē)后燃燒催化)。術(shù)語(yǔ)“多功能的”理解為是指不僅能夠進(jìn)行氧化，特別是氧化存在于這些排氣中的一氧化碳和烴類(lèi)，而且能夠進(jìn)行還原，特別是還原也存在于這些氣體中的氮氧化物類(lèi)的催化劑(“三效”(″three-way″)催化劑)。當(dāng)今出現(xiàn)了基于氧化鈰、氧化鋯和一種或多種其他稀土金屬的氧化物的產(chǎn)物作為包括在這種類(lèi)型的催化劑的組合物中的特別重要的和有利的組分。為了有效，這些組分甚至在經(jīng)歷高溫(例如至少900℃)之后必須具有高的比表面積。

這些催化劑組分所要求的另一品質(zhì)是還原性。術(shù)語(yǔ)“還原性”在此處并且對(duì)于說(shuō)明書(shū)的其余部分意指催化劑在一種還原氣氛下被還原以及在一種氧化氣氛下被再氧化的能力。該還原性可尤其通過(guò)該材料每單位質(zhì)量可移動(dòng)的氧或不穩(wěn)定氧的量并且在一個(gè)給定的溫度范圍內(nèi)測(cè)量。該催化劑的還原性以及，因此，其效力在當(dāng)前對(duì)基于上述產(chǎn)物的催化劑相當(dāng)高的溫度下是最大的。現(xiàn)在，對(duì)于在較低的溫度范圍內(nèi)其性能品質(zhì)是足夠的催化劑存在一種需要。

在當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)中，看來(lái)上面提及的這兩個(gè)特性通常難以調(diào)和，即在較低的溫度下的高還原性對(duì)應(yīng)一個(gè)相當(dāng)?shù)偷谋缺砻妗?/p>

本發(fā)明的目的是提供一種此類(lèi)型的組合物，該組合物在較低的溫度下結(jié)合了一個(gè)高的比表面積和良好的還原性。

為此目的，本發(fā)明的組合物是基于鈰的、鋯的和至少一種除鈰之外的稀土金屬的氧化物，具有按質(zhì)量計(jì)大于50％的氧化鈰含量，并且其特征在于，在1000℃下煅燒4小時(shí)之后，該組合物具有至少20m²／g的比表面積和至少0.8ml?O₂／g的在200℃至400℃之間可移動(dòng)的氧的量。

當(dāng)參考附圖閱讀下面給出的描述時(shí)，本發(fā)明的其他特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清晰，其中：

-圖1是一個(gè)用于進(jìn)行制備本發(fā)明的組合物的方法的反應(yīng)器的示意圖；

-圖2示出了通過(guò)測(cè)量根據(jù)本發(fā)明的一種組合物以及一種對(duì)比產(chǎn)物的程序升溫還原的還原性獲得的曲線。

為了本說(shuō)明書(shū)的連續(xù)性，比表面積理解為是指依照期刊“美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志(The?Journal?of?the?American?Chemical?Society)，60，309(1938)”中描述的布魯諾-埃梅特-特勒法制定的標(biāo)準(zhǔn)ASTM?D3663-78，由氮?dú)馕酱_定的BET比表面積。

對(duì)于本說(shuō)明書(shū)，稀土金屬理解為是指由釔和周期表中具有在57和71(含)之間的原子序數(shù)的這些元素組成的組中的那些元素。

另外，除非另外提出，煅燒并且尤其是在其之后給出表面積值的煅燒，是在指定時(shí)期內(nèi)在溫度穩(wěn)定的階段在空氣中的煅燒。

除非另外提出，含量或量作為相對(duì)于全部組合物的氧化物的質(zhì)量來(lái)給出。鈰氧化物以高鈰氧化物的形式并且其他稀土金屬的氧化物是以Ln₂O₃的形式，Ln表示這種稀土金屬，除鐠之外(以Pr₆O₁₁的形式表述)。

為了本說(shuō)明書(shū)連續(xù)性，指定了，除非另有說(shuō)明，極限值包含在給出的這些值的范圍內(nèi)。

該可移動(dòng)的氧或不穩(wěn)定氧的量對(duì)應(yīng)于通過(guò)還原該組合物的氧形成水所消耗的氫的摩爾量的一半，并且是在不同的溫度限制之間，在200℃至450℃之間或甚至在200℃至400℃之間測(cè)量。在一種具有二氧化硅反應(yīng)器的Autochem?II2920設(shè)備上，通過(guò)程序升溫還原進(jìn)行該測(cè)量。將氫氣以在氬氣中按體積計(jì)10％，以30毫升／分鐘的流速用作還原性氣體。這種實(shí)驗(yàn)方案在于在一個(gè)預(yù)配衡容器中稱量出200mg的樣品。然后將該樣品引入底部?jī)?nèi)含有石英棉的一個(gè)石英池中。最后將該樣品用石英棉覆蓋，置于該測(cè)量設(shè)備的烘箱中，并且將一個(gè)熱電偶置于該樣品的核心處。用一種熱導(dǎo)率檢測(cè)器檢測(cè)信號(hào)。由在200℃至450℃之間或甚至在200℃至400℃之間的氫信號(hào)的消失表面積計(jì)算所消耗的氫。

如上所述，通過(guò)進(jìn)行程序升溫還原來(lái)測(cè)量該最高還原溫度(氫吸收最大處的溫度，并且換句話說(shuō)，在鈰IV至鈰III的還原也最大處的溫度以及對(duì)應(yīng)組合物的最高O₂不穩(wěn)定性的溫度)。該方法使之有可能測(cè)量根據(jù)本發(fā)明的一種組合物消耗的氫作為溫度的一個(gè)函數(shù)并且從此推出鈰還原程度最大處的溫度。