一种元素梯度分布的铈锆基复合氧化物及其制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂及其制备相关领域，尤其涉及一种元素梯度分布的铈锆基复合氧化物及其制备方法，所述复合氧化物可用于机动车尾气净化、工业废气处理和催化燃烧等领域。
背景技术
随着近年来人们对环境空气质量要求越来越高，气体排放法规对机动车尾气、可挥发性有机物废气排放要求愈发严格，对传统化石能源利用也要求进行煤气转化，用于其中的铈锆基复合氧化物需要具有稳定的结构和快速储放氧能力。公知的是，富锆组分热稳定性优于富铈组分，富铈组分储放氧优于富锆组分。且实际使用过程中，铈锆基复合氧化物发挥储放氧作用的组分主要分布在晶粒表层。
为了兼具良好的热稳定性和储放氧能力，发现通过分步沉淀构建核壳结构有利于提高抗烧结能力。专利文献CN101091914B提出了先沉锆盐和其它除铈以外的稀土金属盐，再沉铈盐的方法，通过该方法使铈锆复合氧化物高温下(1100℃/3h)的比表面耐热性得以提高。然而由于外层仅有铈，容易烧结，在1100℃下热处理3h后高温下的比表面耐热性仍不理想(20-22m2/g)。专利文献CN102883808A提出了先沉锆和铈化合物，或者这些化合物以及铈以外的稀土元素，其中铈以外稀土元素量少于获得所需化合物的量，后沉所需化合物所含元素的剩余量，通过该方法获得了在1100℃煅烧4小时后比表面积不小于25m2/g的铈锆基复合氧化物。然而由于仅后沉掺杂元素，不足以延缓晶粒内部的元素偏聚。该铈锆基复合氧化物在1000℃煅烧4小时后出现相分离，使得铈锆材料的高温热稳定性较大下降。专利文献CN103962120A也提出了先沉铈锆，后沉部分钇和/或稀土金属化合物的工艺，但仅限于铈氧化物比例在3％-15％之间的基于锆、铈和钇的氧化物，且其后沉物料中未包含锆，难以在高温下具有较好的热稳定性。专利文件CN107427822A提出了一种核-壳载体的排气净化催化剂和其制造方法，其核-壳结构采用负载涂布法实现，结构上为核-壳结构，元素在径向上是分层的，不存在元素的梯度分布；制备方法上，为两步法合成，第一步先合成核，后在核的颗粒基础上用负载涂布法制备壳层，内外为分层的核-壳结构，因而元素在径向上是非连续的，不存在元素的梯度分布。专利文献CN103191711A提出了先合成碱式硫酸锆复合盐前驱体，再混入铈盐和稀土金属盐进行沉淀，得到铈锆基复合氧化物，该复合氧化物经1100℃热处理3小时后比表面积不大于25m2/g，储氧量不大于400μmol O2/g，仍较低。
因此，开发一种具有梯度元素分布，可延缓高温下元素偏聚，提高铈元素利用率，在1100℃热处理后，保持稳定相结构，储氧量更高的铈锆基复合氧化物，是必要的。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种梯度元素分布的铈锆基复合氧化物及其制备方法，通过该制备方法可构建内层富锆外层富铈的梯度元素分布结构，所述铈锆复合氧化物展现出高的热稳定性和储放氧能力，并且特别是在经过高温环境使用后也能维持稳定的晶体结构，保持大比表面积和高储氧量，可用于机动车尾气净化、挥发性有机物净化、天然气催化燃烧和蒸汽重整烃类等催化领域。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种元素梯度分布的铈锆基复合氧化物，所述复合氧化物包含铈元素和锆元素，铈元素和锆元素在晶粒中由内向外呈梯度分布。
进一步的，所述复合氧化物的晶粒表面氧化铈含量高于所述复合氧化物整体中氧化铈的含量，晶粒表面氧化锆含量低于所述复合氧化物整体中氧化锆的含量，晶粒径向由内到外铈含量逐渐增多，晶粒径向由内到外锆含量逐渐减少。
进一步的，所述复合氧化物包含以氧化物表示的以下项：
按摩尔数计10％-80％的氧化铈；
按摩尔数计15％-80％的氧化锆；
按摩尔数计0％-20％的其他氧化物。
进一步的，所述复合氧化物包含以氧化物表示的以下项：
按摩尔数计30％-60％的氧化铈；
按摩尔数计30％-60％的氧化锆。
进一步的，所述其他氧化物为除铈以外的稀土元素和除锆以外的非稀土金属元素中的一种或一种以上元素的组合，在所述复合氧化物中，按摩尔数计，所述其他氧化物含量为2％-15％，在所述其他氧化物中，除铈以外的稀土元素氧化物占比为70％-100％。
进一步的，所述复合氧化物中含有氧化铪，按摩尔数计，氧化铪的含量为0.05％-2％。
进一步的，所述除铈以外的稀土元素和除锆以外的非稀土金属元素中至少包括镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、铪、铝、钡、锰、铜中的一种或一种以上的组合。
进一步的，所述除铈以外的稀土元素和除锆以外的非稀土金属元素为镧、镨、钕、铕、钇、铪、铝和锰的中的一种或一种以上的组合。
进一步的，所述梯度分布还包括除铈以外的稀土元素和/或除锆以外的非稀土元素中的一种或一种以上元素的梯度分布，且该梯度分布为晶粒径向由内到外元素含量逐渐减少或逐渐增多。
进一步的，所述梯度分布还包括除铈以外的稀土元素梯度分布为晶粒径向由内到外元素含量逐渐增多。
进一步的，所述除铈以外的稀土元素和除锆以外的非稀土金属元素为镧、镨、钕、铕、钇、铪、铝和锰的中的一种或一种以上的组合。
进一步的，所述复合氧化物具有：
在空气中1000℃下热处理4小时后比表面积为55-65m2/g；
在空气中1100℃下热处理4小时后比表面积在为35-55m2/g。
进一步的，所述复合氧化物含有2nm-100nm的孔，总孔体积在0.1mL/g与0.5mL/g之间，静态储氧量≥500μmol O2/g。
进一步的，所述复合氧化物在空气中1100℃下煅烧4小时后，含有10nm-30nm的孔，总孔体积在0.03mL/g与0.2mL/g之间，静态储氧量≥400μmol O2/g。
根据本发明的第二个方面，提供了一种元素梯度分布的铈锆基复合氧化物的制备方法，所述制备方法为分步沉淀法，包括如下步骤：
(a)第一步沉淀：将碱性物质与包含铈盐、锆盐，或铈盐、锆盐以及任选的除铈以外的稀土盐和除锆以外的非稀土金属盐中的一种或一种以上金属盐的混合料液A混合，搅拌反应得到含以上元素的沉淀物的浆料；
(b)第二步沉淀：向所述浆料中加入铈盐、锆盐，或铈盐、锆盐以及任选的除铈以外的稀土盐和除锆以外的非稀土金属盐中的一种或一种以上金属盐的混合料液B，同时加入碱性物质进行沉淀，经过滤洗涤，加水调浆后得到包含铈、锆，或包含铈、锆以及其他元素的沉淀物浆料；
(c)将所述步骤(b)得到的浆料加热并向其中添加改性剂，经过滤后得到铈锆基复合沉淀物，经600℃-950℃煅烧后得到所述铈锆基复合氧化物。
进一步的，以摩尔量计，所述混合料液A中的锆占总锆含量的50％以上，所述混合料液B中的铈占总铈含量的50％以上。
进一步的，以摩尔量计，所述混合料液A中的锆占总锆含量的含量为60％-80％，所述混合料液B中的铈占总铈含量的60％-80％。
进一步的，所述混合料液A和混合料液B中除锆以外的盐为硝酸盐、氯化盐、硫酸盐、乙酸盐中的一种或一种以上的组合。
进一步的，所述混合料液A和混合料液B中的锆盐为硝酸氧锆、硫酸氧锆、氯化氧锆、乙酸锆中的一种或一种以上的组合。
进一步的，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钾、尿素、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或一种以上的组合。
进一步的，所述混合料液A和混合料液B中均包含每摩尔锆元素0.2摩尔到3摩尔的配位剂离子，所述配位剂离子为硫酸根阴离子，通过在所述混合料液A和混合料液B中添加硫酸或硫酸盐来提供所述硫酸根阴离子。
进一步的，所述第一步沉淀中碱性物质用量为阳离子沉淀所需理论用量的0.8-1.5倍，所述第二步沉淀需要控制pH在预设范围内。
进一步的，所述配位剂离子与锆离子的比例在0.5-2.5之间。
进一步的，所述改性剂包含阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、聚乙二醇、羧酸及其盐、以及羧甲基化的脂肪醇乙氧基化合物类型的表面活性剂中的一种或几种。
根据本发明的第三个方面，提供了一种催化剂体系，所述催化剂体系包括上述本发明第一个方面提供的铈锆基复合氧化物、或采用上述本发明第二个方面提供的制备方法制备的铈锆基复合氧化物，及氧化铝、过渡金属、贵金属、载体中的一种或几种。
根据本发明的第四个方面，提供了一种催化器，采用上述本发明第三个方面提供的催化剂体系进行尾气净化。
如上述本发明第三个方面提供的催化剂体系，或上述本发明第四个方面提供的催化器在机动车尾气净化、工业废气处理或催化燃烧中的应用。
综上所述，本发明提供了一种元素梯度分布的铈锆基复合氧化物及其制备方法、采用所述复合氧化物的催化剂体系、采用所述催化剂体系进行废气净化的催化器、以及该催化剂体系或催化器在机动车尾气净化、工业废气处理或催化燃烧中的应用。本发明通过分步沉淀法制备该梯度元素分布的铈锆基复合氧化物，一是先沉富锆组分，先沉富锆组分可以形成高热稳定的晶体结构和晶粒堆积结构，减缓高温处理后锆在表面的偏析，减少晶粒间的元素迁移；二是后沉富铈组分，提高晶粒表层铈含量，提高铈元素的利用率，提高储氧量和储放氧速率。通过该方法制备出的复合氧化物兼具高热稳定性和高储放氧性能，以满足包含铈锆基复合氧化物的催化剂长时间使用对铈锆基复合氧化物的热稳定性和储放氧性能的要求。
附图说明
图1是本发明梯度元素分布的铈锆基复合氧化物的制备方法的流程示意图；
图2是具有铈锆梯度分布的铈锆基复合氧化物的HAADF-STEM-EDS图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明使用以下所示的方法测定各种物理性能：
(1)比表面积、孔径、孔容
根据BET法，使用比表面及孔径分析仪(Quadrasorb Evo)测定比表面积、孔径和孔容。
(2)静态储氧量(OSC)
根据等温氧气滴定法，使用化学吸附仪(ChemBET Pulsar TPR/TPD)测定储氧量。更具体地，通过在5％氢气/氩气流中加热至800℃并保持60分钟对0.03g粉末进行充分还原。在氦气中降温至500℃，温度稳定后进行氧气脉冲滴定，直至饱和，以吸收的氧气量计算静态储氧量。
(3)元素梯度分布
元素梯度分布采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子能谱(XPS)、球差校正高角度环形暗场扫描透射电子能谱(HAADF-STEM-EDS)线扫和面扫表征分析。XRF分析可获得材料整体的元素含量，XPS分析可获得晶粒表面元素含量和比例，HAADF-STEM-EDS可获得晶粒径向整体的元素分布。
本发明第一个实施例提供了一种元素梯度分布的铈锆基复合氧化物，所述复合氧化物包含铈元素和锆元素，铈元素和锆元素在晶粒中由内向外呈梯度分布，其中，呈梯度分布是指，所述复合氧化物的晶粒表面氧化铈含量高于所述复合氧化物整体中氧化铈的含量，晶粒表面氧化锆含量低于所述复合氧化物整体中氧化锆的含量，晶粒径向由内到外铈含量逐渐增多，晶粒径向由内到外锆含量逐渐减少。由于富锆组分的热稳定性优于富铈组分，而富铈组分的储放氧性能优于富锆组分，且实际使用过程中，铈锆基复合氧化物发挥储放氧作用的组分主要分布在晶粒表层，因此，将该复合氧化物的结构设计为呈梯度分布的，可以使得该氧化物兼具高温热稳定性和高储放氧性能。
进一步的，所述复合氧化物包含以氧化物表示的以下项：
按摩尔数计10％-80％的氧化铈，优选为按摩尔数计30％-60％的氧化铈；
按摩尔数计15％-80％的氧化锆，优选为按摩尔数计30％-60％的氧化锆；
以及按摩尔数计0％-20％的其他氧化物。
其中，所述其他氧化物是指除铈以外的稀土元素和除锆以外的非稀土金属元素中的一种或一种以上元素的组合，在所述复合氧化物中，按摩尔数计，所述其他氧化物含量为0％-20％，优选为2％-15％，在所述其他氧化物中，除铈以外的稀土元素氧化物含量为0％-100％，优选为70％-100％。所述氧化锆中可以掺杂有氧化铪，按摩尔数计，氧化铪在所述氧化锆中所占的含量为0.5％-2％。
其中，所述除铈以外的稀土元素和除锆以外的非稀土金属元素中至少包括镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、铪、铝、钡、锰、铜中的一种或一种以上的组合，优选为为镧、镨、钕、铕、钇、铪铝和锰的中的一种或一种以上的组合。
进一步的，所述梯度分布还包括除铈以外的稀土元素和除锆以外的非稀土金属元素中的一种或一种以上元素的梯度分布，该梯度分布是指晶粒径向由内到外元素含量逐渐减少或逐渐增多。
进一步的，所述除铈以外的稀土元素和除锆以外的非稀土金属元素的梯度分布为镧、镨、钕、铕、钇、铪、铝和锰的中的一种或一种以上的组合。
所述复合氧化物具有优良的比表面积性能：在空气中1000℃下热处理4小时后比表面积为55-65m2/g；在空气中1100℃下热处理4小时后比表面积为35-55m2/g。
所述复合氧化物含有2nm-100nm的孔，总孔体积在0.1mL/g与0.5mL/g之间，储氧量≥500μmol O2/g。所述复合氧化物在空气中1100℃下煅烧4小时后，含有10nm-30nm的孔，总孔体积在0.03mL/g与0.2mL/g之间，储氧量≥400μmol O2/g。
本发明的第二个实施例提供了一种梯度元素分布的铈锆基复合氧化物的制备方法，所述制备方法为分步沉淀法，该方法的流程示意图如图1所示，包括如下步骤：
(a)第一步沉淀：将碱性物质与包含铈盐、锆盐，或铈盐、锆盐以及任选的除铈以外的稀土盐和除锆以外的非稀土金属盐中的一种或一种以上金属盐的混合料液A混合，搅拌反应得到含以上金属的沉淀物的浆料。其中，以摩尔量计，所述混合料液A中的锆占总锆量的50％以上，优选地，可以为60％-80％。
(b)第二步沉淀：向所述浆料中加入铈盐、锆盐，或铈盐、锆盐以及任选的除铈以外的稀土盐和除锆以外的非稀土金属盐中的一种或一种以上金属盐的混合料液B，同时加入碱性物质进行沉淀，经过滤洗涤，加水调浆后得到包含铈、锆，或包含铈、锆以及其他金属的沉淀物浆料。其中，以摩尔量计，所述混合料液B中的铈占总铈量的50％以上，优选地，可以为60％-80％。
(c)将所述浆料加热并向其中添加改性剂，经过滤后得到铈锆基复合沉淀物，经600℃-950℃煅烧后得到所述铈锆基复合氧化物。
本发明的该实施例中，通过分步沉淀法制备该复合氧化物，先沉富锆组分可以形成高热稳定的晶体结构和晶粒堆积结构，减缓高温处理后锆在表面的偏析，减少晶粒间的元素迁移；后沉富铈组分可以提高晶粒表层的铈含量，提高铈元素的利用率，进而提高储氧量和储放氧速率。从而使得通过该方法制备出的该复合氧化物同时兼具高热稳定性和高储放氧性能，以满足包含铈锆基复合氧化物的催化剂长时间使用对铈锆基复合氧化物的热稳定性和储放氧性能的要求。
进一步的，述混合料液A和混合料液B中除锆以外的盐为硝酸盐、氯化盐、硫酸盐、乙酸盐中的一种或一种以上的组合；所述混合料液A和混合料液B中的锆盐为硝酸氧锆、硫酸氧锆、氯化氧锆、乙酸锆中的一种或一种以上的组合；所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钾、尿素、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或一种以上的组合。
进一步的，所述混合料液A和混合料液B中还包含每摩尔锆元素0.2摩尔到3摩尔的配位剂离子，优选地，所述配位剂离子与锆离子的比例在0.5-2.5之间。优选的，所述配位剂离子可以为硫酸根阴离子
进一步的，所述第一步沉淀中碱性物质用量为阳离子沉淀所需理论用量的0.8-1.5倍，所述第二步沉淀需要控制pH在6-12范围内。
进一步的，所述改性剂包含阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、聚乙二醇、羧酸及其盐、以及羧甲基化的脂肪醇乙氧基化合物类型的表面活性剂中的一种或几种。
图2为本发明一种梯度元素分布的铈锆基复合氧化物的典型球差校正高角度环形暗场扫描透射电子能谱(HAADF-STEM-EDS)图，该图中展示了一个晶粒的元素分布状况。红色点表示锆元素信号，绿色点表示铈元素信号。由图2可见，绿色信号在晶粒表面富集，红色信号在晶粒内部富集，这说明铈和锆元素在晶粒内部和晶粒表面含量不同，且铈含量自晶粒内向外增多，锆含量自晶粒内向外减少。这表明以分步沉淀的方法合成了具有梯度元素分布的铈锆基复合氧化物。
本发明的第三个实施例提供了一种催化剂体系，所述催化剂体系包括上述第一个实施例提供的铈锆基复合氧化物、或采用上述第二个实施例提供的制备方法制备的铈锆基复合氧化物，及氧化铝、过渡金属、贵金属、载体中的一种或几种。
本发明的第四个实施例提供了一种催化器，采用上述第三个实施例提供的催化剂体系进行废气净化。
本发明的第五个实施例提供了如上述本发明的第三个实施例提供的催化剂体系，或上述第四个实施例提供的催化器在机动车尾气净化、工业废气处理或催化燃烧中的应用。
下面通过具体的实施例对本发明进行进一步的说明。
对比实施例1：
该对比实施例涉及以氧化物摩尔分数计的氧化铈、氧化锆、氧化镧的复合氧化物的制备，其中，氧化铈、氧化锆、氧化镧的摩尔分数比为4:5:1。
预先配置包含氯化铈、氧氯化锆和氯化镧的混合料液。将混合料液加入到过量氢氧化钠中沉淀，沉淀物过滤洗涤。所得滤饼经打浆后加热，向其中加入CTAB，搅拌1小时后过滤洗涤。所得产物在800℃下煅烧3小时，得到该组分的铈锆基复合氧化物。该复合氧化物经过在1100℃下煅烧4小时后，比表面积为15.6m2/g，孔容为0.028mL/g，孔径为2-20nm，储氧量为355μmol O2/g。
对比实施例2：
该对比实施例涉及以氧化物摩尔分数计的氧化铈、氧化锆、氧化镧的复合氧化物的制备，其中，氧化铈、氧化锆、氧化镧的摩尔分数比为4:5:1。
预先配置两种氯盐溶液，一种为包含氯化铈和氧氯化锆的混合料液A，另一种为包含氯化镧料液B。将相对于待沉淀阳离子的化学计量过量氢氧化钠注入反应器内。将料液A在45分钟内注入反应器中，再将料液B在15分钟内注入反应器中，得到沉淀物进行水热处理。在得到的悬浮液中添加月桂酸，搅拌1小时后过滤洗涤。所得产物在800℃下煅烧3小时，得到该组分的铈锆基复合氧化物。该复合氧化物经过在1100℃下煅烧4小时后，比表面积为20.8m2/g，孔容为0.025mL/g，孔径为2-10nm，储氧量为380μmol O2/g。
对比实施例3：
该对比实施例涉及以氧化物摩尔分数计的氧化铈、氧化锆、氧化镧的复合氧化物的制备，其中，氧化铈、氧化锆、氧化镧的摩尔分数比为3:6:1。
预先配置两种硝酸盐溶液，一种为包含氧氯化锆、氯化镧的混合料液A，另一种为包含氯化铈的料液B。将混合料液A加入到过量氢氧化钠中，沉淀物过滤洗涤得到含有锆、镧的复合氢氧化物。将该氢氧化物分散在水中，向其中加入料液B，再加入过量氨水，沉淀物经过滤洗涤，得到含有铈、锆、镧的复合氢氧化物。所得复合氢氧化物在800℃煅烧3小时，得到该组分的铈锆基复合氧化物。该复合氧化物经过在1100℃下煅烧4小时后，比表面积为21.9m2/g，孔容为0.033mL/g，孔径为2-25nm，储氧量为430μmol O2/g。
实施例1：
该实施例涉及以氧化物摩尔分数计的包含50mol％氧化铈和50mol％氧化锆的复合氧化物的制备。
预先配置两种混合氯盐溶液，一种为包含总量22mol％铈和28mol％锆的氯盐混合溶液A。另一种为包含设计配分中剩余的铈和锆的氯盐混合料液B。将混合料液A加入到适量氢氧化钠中沉淀。加完混合料液A后再向其中加入料液B，同时加入氢氧化钠溶液沉淀，沉淀过程控制在pH＝9。沉淀物经过滤洗涤，得到含有铈、锆或铈、锆以及任选的除Ce以外的稀土盐和除锆以外的非稀土金属盐中的一种或一种以上金属的复合氢氧化物沉淀物。所得沉淀物加水打浆，加热，向其中加入改性剂，继续搅拌一段时间后过滤。所得滤饼在任选的600℃下煅烧3小时，得到该组分的铈锆基复合氧化物。该复合氧化物经过在1100℃下煅烧4小时后，比表面积为36.2m2/g，孔容为0.038mL/g之间，孔径包含10-30nm，储氧量为521μmol O2/g。
实施例2-11：
除非在下面另外指出，以与实施例1相同的方式进行。实施例具体参数如实施例参数表1所示。
该实施例涉及以氧化物摩尔分数计的包含氧化铈、氧化锆，或包含氧化铈、氧化锆以及除铈(Ce)以外的稀土元素(RE)和除锆(Zr)以外的非稀土金属元素中的一种或一种以上元素的组合的复合氧化物的制备：复合氧化物包含以氧化物表示的以下项：
按摩尔数计10％-80％的氧化铈；
按摩尔数计15％-80％的氧化锆；
按摩尔数计0％-20％的其他氧化物。
预先配置两种混合氯盐溶液，一种为包含铈盐、锆盐，或铈盐、锆盐以及任选的除铈(Ce)以外的稀土盐和除锆(Zr)以外的非稀土金属盐中的一种或一种以上金属盐的混合料液A，其中锆占总锆的50mol％以上。另一种为包含设计配分中剩余的铈盐、锆盐，或铈盐、锆盐以及任选的除Ce以外的稀土盐和除锆以外的非稀土金属盐中的一种或一种以上金属盐的混合料液B，其中铈占总铈的50mol％以上。将混合料液A加入到适量碱性物质中沉淀。加完混合料液A后再向其中加入料液B，同时加入碱性物质沉淀。沉淀物经过滤洗涤，得到含有铈、锆或铈、锆以及任选的除Ce以外的稀土盐和除锆以外的非稀土金属盐中的一种或一种以上金属的复合沉淀物。所得沉淀物加水打浆，加热，向其中加入改性剂，继续搅拌一段时间后过滤。所得滤饼在任选的600-950℃下煅烧3小时，得到该组分的铈锆基复合氧化物。该复合氧化物经过在1100℃下煅烧4小时后，比表面积为35-55m2/g，孔容在0.03-0.2mL/g之间，孔径包含10-30nm，储氧量大于400μmol O2/g。
通过对比本发明提供的实施例和对比实施例可见，本发明所合成的铈锆基复合氧化物，老化后比表面积、孔容和储氧量均优于对比实施例，且老化后孔径分布集中在10-30nm，更有利于助催化性能的发挥。具体性能对比如表2所示。
表1
表2
综上所述，本发明涉及一种元素梯度分布的铈锆基复合氧化物及其制备方法、采用所述复合氧化物的催化剂体系、采用所述催化剂体系进行空气净化的催化器、以及该催化剂体系或催化器在机动车尾气净化、工业废气处理或催化燃烧中的应用。本发明通过分步沉淀法制备该梯度元素分布的铈锆基复合氧化物，先沉富锆组分可以形成高热稳定的晶体结构和晶粒堆积结构，减缓高温处理后锆在表面的偏析，减少晶粒间的元素迁移；后沉富铈组分可以提高晶粒表层铈含量，提高铈元素的利用率，提高储氧量和储放氧速率。通过该方法制备出的复合氧化物同时兼具高热稳定性和高储放氧性能，以满足包含铈锆基复合氧化物的催化剂长时间使用对铈锆基复合氧化物的热稳定性和储放氧性能的要求。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
