DE19805259B4 - Oxygen-storing cerium complex oxide - Google Patents

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Abstract

Ein Sauerstoff speicherndes Zer-Komplexoxid mit folgender Formel: Ce1-(1+y)ZrxRyO2-z, wobei „R" ein seltenes Erdmetall oder seltene Erdmetalle außer Zer darstellt, wobei „z" den durch die Valenz des enthaltenen seltenen Erdmetalls bestimmten Grad an Sauerstoffmangel darstellt, wobei 0,2≤x+y≤0,9, 0,1≤x≤0,8 und 0,05≤y≤0,3 ist und wobei das Zer-Komplexoxid ein Übergangsmetall oder Übergangsmetalle, das bzw. die aus der um die Edelmetalle verminderten Gruppe der Übergangsmetalle gewählt ist bzw. sind, trägt.An oxygen-storing cerium complex oxide having the formula: Ce 1- (1 + y) Zr x R y O 2-z , where "R" represents a rare earth metal or rare earth metal other than Zer, where "z" represents the degree of oxygen deficiency determined by the valence of the rare earth metal contained, where 0.2≤x + y≤0.9, 0.1≤x ≤0.8 and 0.05≤y≤0.3, and wherein the cerium complex oxide carries a transition metal or transition metals selected from the group of transition metals reduced by the noble metals.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

Gebiet der Erfindung:Field of the invention:

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sauerstoff speicherndes Zer-Komplexoxid, welches vorteilhaft in einem katalytischen Umwandler eines Fahrzeuges zur effizienten Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors durch Entfernen von Stickoxiden (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HC) angewendet werden kann.The present invention relates to an oxygen-storing cerium complex oxide which can be favorably used in a catalytic converter of a vehicle for efficiently cleaning exhaust gases of an internal combustion engine by removing nitrogen oxides (NO x ), carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC).

Wie bekannt, enthalten die Abgase eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors unvermeidbar schädliche Substanzen, wie NOx, CO, HC. In letzter Zeit sind zum Schutz der Umwelt die Beschränkungen hinsichtlich des Abgases strenger geworden.As is known, the exhaust gases of an automotive internal combustion engine inevitably contain harmful substances such as NO x , CO, HC. Recently, in order to protect the environment, the restrictions on the exhaust gas have become more stringent.

Andererseits besteht angesichts einer Kraftstoffeinsparung eine steigende Neigung, einen Verbrennungsmotor in magerem Zustand statt bei stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Gemisch zu betreiben, während ein Fahrzeug mit Ausnahme von Leer lauf- und Beschleunigungsphasen normal läuft. Aus diesem Grunde ist die Entwicklung eines katalytischen Umwandlers, welcher in der Lage ist, die vorstehenden schädlichen Substanzen nicht nur in stöchiometrischem Zustand sondern auch in magerem Zustand effizient zu entfernen, stark erwünscht.on the other hand there is an increasing propensity to save fuel, an internal combustion engine in lean condition instead of stoichiometric To operate air-fuel mixture while a vehicle except of idling and acceleration phases running normally. For this reason, the Development of a catalytic converter, which is capable is the above harmful Substances not only in stoichiometric Condition but also in lean condition to remove efficiently, strong he wishes.

Am häufigsten wird ein sogenannter Drei-Wege-Katalysator zum Entfernen der vorstehenden schädlichen Substanzen genutzt. Ein Drei-Wege-Katalysator nutzt als aktive Substanz ein Edelmetall bzw. Metalle, wie Pt, Pd und/oder Rh, um NOx zu N2 zu reduzieren und CO und HC zu CO2 und H2O zu oxidieren. Auf diese Weise funktioniert der katalytische Umwandler sowohl zur Oxidation als auch zur Reduktion als Katalysator.Most often, a so-called three-way catalyst is used to remove the above harmful substances. A three-way catalyst uses as an active substance a noble metal or metals, such as Pt, Pd and / or Rh, to reduce NO x to N 2 and to oxidize CO and HC to CO 2 and H 2 O. In this way, the catalytic converter functions both for oxidation and for reduction as a catalyst.

Es wurden verschiedene Forschungen durchgeführt, um die Funktionsweise eines drei-Wege-Katalysators zu verbessern. Einer der Drei-Wege-Katalysatoren, die aus solchen Forschungen gefolgt sind, verwendet Zeroxid (CeO2) mit einer Fähigkeit, Sauerstoff zu speichern; d.h. der Fähigkeit, gasförmigen Sauerstoff in der Kristallstruktur einzulagern und eingelagerten Sauerstoff aus der Kristallstruktur abzugeben. Im einzelnen wird CeO2 zu einem Drei-Wege-Katalysator gegeben, um die Sauerstoffkonzentration der Gasphase anzupassen und zwar derart, daß bei Sauerstoff-reichem Zustand überschüssiger Sauerstoff der Gasphase in der Kristallstruktur des CeO2 eingelagert wird, um den Katalysator bei der Reduktion von NOx zu N2 zu unterstützen, und daß bei CO- und/oder HC-reichem Zustand eingelagerter Sauerstoff in die Gasphase abgegeben wird, um den Katalysator bei der Oxidation von CO und HC zu CO2 und H2O zu unterstützen.Various researches have been conducted to improve the operation of a three-way catalyst. One of the three-way catalysts that have followed such research uses cerium oxide (CeO 2 ) with an ability to store oxygen; ie, the ability to store gaseous oxygen in the crystal structure and to deliver stored oxygen out of the crystal structure. Specifically, CeO 2 is added to a three-way catalyst to adjust the oxygen concentration of the gas phase such that in the oxygen-rich state, excess gas phase oxygen is intercalated in the CeO 2 crystal structure to remove the catalyst in the reduction of NO x to support N 2 , and that in the CO and / or HC-rich state stored oxygen is released into the gas phase to assist the catalyst in the oxidation of CO and HC to CO 2 and H 2 O.

Andererseits besteht ein steigender Bedarf, die Montageposition des katalytischen Umwandlers von unterhalb des Bodenblechs zu dem Auspuffkrümmer, welcher nahe dem Motor liegt, zu verlagern, wodurch der Katalysator schnell nach dem Start des Motors aufgewärmt werden kann. Allerdings kann der kata lytische Umwandler, wenn er nahe dem Motor angeordnet ist, häufig hohe Temperaturen von nicht unter 900 °C ausgesetzt sein, welches ein Wachstum der Korngröße des CeO2 aufgrund von Sintervorgängen verursachen kann. Als Folge verringert sich die spezifische Oberfläche des CeO2 und die Sauerstoffspeicherkapazität des CeO2. sodass die erwünschte Verbesserung des Drei-Wege-Katalysators nicht erreicht werden kann.On the other hand, there is an increasing demand to shift the mounting position of the catalytic converter from below the floor panel to the exhaust manifold, which is close to the engine, whereby the catalyst can be warmed up quickly after starting the engine. However, the catalytic converter, when placed near the engine, may often be exposed to high temperatures of not lower than 900 ° C, which may cause growth of grain size of CeO 2 due to sintering. As a result, the specific surface area of CeO 2 and the oxygen storage capacity of CeO 2 decrease. so that the desired improvement of the three-way catalyst can not be achieved.

Angesichts dieser Tatsache ist vorgeschlagen worden, Kornwachstum verhindernde Elemente, wie Zr und La, zu CeO2 zuzugeben (siehe z.B. JP-A-61-262521 oder JP-A-61-262522). Allerdings wurde gefunden, dass das hinzugegebene Zr oder La an den Körnern des CeO2 auskristallisiert (lokal kristallisiert), sodass die inhärenten Eigenschaften des CeO2 verloren gehen können. Folglich bestehen Schwierigkeiten in der Verwendung von CeO2 bei hohen Temperaturen.In view of this fact, it has been proposed to add grain growth preventing elements such as Zr and La to CeO 2 (see, for example, JP-A-61-262521 or JP-A-61-262522). However, it has been found that the added Zr or La crystallizes out (locally crystallized) on the grains of CeO 2 , so that the inherent properties of CeO 2 may be lost. Consequently, there are difficulties in using CeO 2 at high temperatures.

Aus der nachveröffentlichten DE 196 44 276 A1 ist ein wärmebeständiges Oxid bekannt, ausgedrückt durch die allgemeine Formel Ce1-(1+y)ZrxRyO2-z, worin „R" ein Seltenerdmetall darstellt, „z" einen Sauerstoffmangel ausdrückt, „x" im Bereich von 0,15 bis 0,70 liegt, „y" im Bereich von 0,05 bis 0,25 liegt und (x+y) im Bereich von 0,20 bis 0,95 liegt.From the post-published DE 196 44 276 A1 is a heat-resistant oxide expressed by the general formula Ce 1- (1 + y) Zr x R y O 2-z , wherein "R" represents a rare earth metal, "z" expresses an oxygen deficiency, "x" in the range of 0 , 15 to 0.70, "y" is in the range of 0.05 to 0.25, and (x + y) is in the range of 0.20 to 0.95.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGEPIPHANY THE INVENTION

Es ist somit ein Ziel vorliegender Erfindung, ein Sauerstoff speicherndes Zer-Komplexoxid bereitzustellen, welches in der Lage ist, selbst unter schwierigen Betriebsbedingungen, insbesondere bei hohen Temperaturen, eine hohe Sauerstoffsspeicherkapazität zu bewahren.It is thus an object of the present invention, an oxygen-storing To provide Zer complex oxide which is capable of itself under difficult operating conditions, especially at high temperatures, to preserve a high oxygen storage capacity.

Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Demnach wird ein Sauerstoff speicherndes Zer-Komplexoxid mit folgender Formel vorgeschlagen: Ce1-(1+y)ZrxRyO2-z, wobei „R" seltenes Erdmetall oder seltene Erdmetalle außer Zer darstellt, wobei „z" den durch die Valenz des enthaltenen seltenen Erdmetalls bestimmten Grad an Sauer stoffmangel darstellt und wobei 0,2≤x+y≤0,9, 0,1≤x≤0,8 und 0,05≤y≤0,3 ist.This object is achieved according to the features of claim 1. Accordingly, an oxygen-storing cerium complex oxide having the following formula is proposed: Ce 1- (1 + y) Zr x R y O 2-z , where "R" represents rare earth metal or rare earth metals other than Zer, where "z" represents the degree of oxygen deficiency determined by the valence of the rare earth metal contained, and wherein 0.2≤x + y≤0.9, 0.1≤x ≤0.8 and 0.05≤y≤0.3.

Vorzugsweise kann zumindest ein Teil des Zer-Komplexoxides eine feste Lösung sein. Im Einzelnen kann ein Teil des Ce in dem Kristall aus CeO2 durch Zr und das andere seltene Erdmetall in fester Lösung ersetzt sein. Das in fester Lösung in dem Kristall aus CeO2 befindliche Zr verhindert einen Massentransport von Ce (als Kation) und verhindert somit ein Kornwachstum (Sintern) des CeO2 bei hohen Temperaturen.Preferably, at least a portion of the cerium complex oxide may be a solid solution. Specifically, a part of Ce in the crystal of CeO 2 may be replaced by Zr and the other rare earth metal in solid solution. The Zr in solid solution in the CeO 2 crystal prevents mass transport of Ce (as a cation) and thus prevents grain growth (sintering) of CeO 2 at high temperatures.

Wie vorstehend definiert, liegt der Gehalt an Zr in dem Zer-Komplexoxid, definiert als "x", zwischen 0,1 und 0,8. Ein Gehalt an Zr unter dieser Gehaltsspanne ist zur Verhinderung eines Kornwachstums des Zer-Komplexoxides unzureichend. Ein Gehalt oberhalb dieser Gehaltsspanne führt zu einer übermäßigen Reduktion des Ce-Gehalts und hierdurch zu einer nicht akzeptablen Verringerung der Sauerstoffspeicherkapazität des Zer-Komplexoxides. Um ein gutes Ergebnis zu erzielen, sollte "x" vorzugsweise in der Spanne von 0,35 bis 0,7 liegen. Es ist festzuhalten, daß das Zr, welches in das Zer-Komplexoxid eingearbeitet wird, 1% bis 2% Hafnium (Hf) enthalten kann, das unvermeidlich in Zr-Erzen enthalten ist.As As defined above, the content of Zr in the Zer complex oxide is defined as "x", between 0.1 and 0.8. A content of Zr below this content range is for the purpose of prevention grain growth of cerium complex oxide insufficient. A salary above this salary range to an excessive reduction Ce content and thereby unacceptable reduction the oxygen storage capacity of Zer complex oxide. To get a good result, "x" should preferably be in the range of 0.35 to 0.7 lie. It should be noted that the Zr incorporated into the cerium complex oxide will contain 1% to 2% hafnium (Hf), which is inevitable in Zr-ores is included.

Der Grund für die Substitution von Ce in dem CeO2 durch das andere seltene Erdmetall in fester Lösung liegt darin, daß durch diese Substitution die gleichförmige Fluoritstruktur des Zer-Komplexoxides bei Zimmertemperatur stabilisiert. Der Gehalt des anderen seltenen Erdmetalls in dem Zer-Komplexoxid, definiert als "y", liegt zwischen 0,05 und 0,3. Ein Gehalt des anderen seltenen Erdmetalls unter dieser Spanne bedingt die Schwierigkeit, eine stabile und gleichförmige Fluoritstruktur aufrechtzuerhalten, da aufgrund des Unterschiedes der Innenradien von Ce und Zr das Zer-Komplexoxid in einen Zr enthaltenen CeO2-Bereich und einen Ce enthaltenen ZrO2-Bereich aufspaltet. Ein Gehalt des anderen seltenen Erdmetalls über dieser Spanne bedingt, daß das überschüssige seltene Erdmetall zu Nebenprodukten führen kann, während das enthaltene Ce und Zr aufgrund der relativen Gehaltsverminderung die entsprechenden Funktionen nicht mehr ausführen können. Um gute Ergebnisse zu erhalten, sollte "y" vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,2 liegen.The reason for the substitution of Ce in the CeO 2 with the other rare earth metal in solid solution is that this substitution stabilizes the uniform fluorite structure of the cerium complex oxide at room temperature. The content of the other rare earth metal in the Zer complex oxide, defined as "y", is between 0.05 and 0.3. A content of the other rare earth metal under this range causes the difficulty of maintaining a stable and uniform fluorite structure because, due to the difference of the internal radii of Ce and Zr, the cerium complex oxide becomes a CeO 2 region containing Zr and a ZrO 2 region containing Ce splits. A content of the other rare earth metal over this range causes the excess rare earth metal to lead to by-products, while the contained Ce and Zr can not perform the corresponding functions due to the relative content reduction. In order to obtain good results, "y" should preferably be between 0.05 and 0.2.

Das andere seltene Erdmetall "R" kann beispielsweise Y, Sc, La, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu umfassen. Diese seltenen Erdmetalle können einzeln oder in Kombination beigegeben werden. Ein bevorzugtes Beispiel ist Y.The other rare earth metal "R" can, for example Y, Sc, La, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu include. These rare earth metals can be used individually or in combination be added. A preferred example is Y.

Die Summe von "x" und "y", also "x+y", wird zwischen 0,2 und 0,9 gewählt. Der Gehalt an Ce in dem Zer-Komplexoxid wird durch 1-(x+y) dargestellt, welches zwischen 0,1 und 0,8 liegt. Die Sauerstoffspeicherkapazität des Zer-Komplexoxides wird wesentlich dadurch bestimmt, daß das Ce oxidiert oder reduziert wird und seine Valenz ändert. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache, ist das Zer-Komplexoxid nicht in der Lage, eine ausreichende Sauerstoffspeicherkapazität, wie sie benötigt wird, bereitzustellen, wenn der Gehalt an Ce zu niedrig ist. Andererseits reduziert sich der Gehalt an Zr und/oder dem anderen seltenen Erdmetall, wenn der Gehalt von Ce zu hoch ist, und diese können ihre Funktionen nicht ausreichend erfüllen. Folglich sollte der Wert von "x+y" zwischen 0,2 und 0,9, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,6, liegen.The Sum of "x" and "y", so "x + y", is chosen between 0.2 and 0.9. The content of Ce in the cerium complex oxide is represented by 1- (x + y) which is between 0.1 and 0.8. The oxygen storage capacity of Zer complex oxide is essentially determined by the fact that the Ce is oxidized or reduced becomes and its valence changes. Considering this fact, the zer-complex oxide is not able to one sufficient oxygen storage capacity as needed when the content of Ce is too low. on the other hand reduces the content of Zr and / or the other rare earth metal, if the content of Ce is too high, and these can not do their functions sufficiently fulfill. Consequently, the value of "x + y" should be between 0.2 and 0.9, preferably between 0.2 and 0.6.

Das erfindungsgemäße Zer-Komplexoxid kann durch bekannte Verfahren hergestellt werden. Bei einem ersten Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des Zer-Komplexoxides werden die folgenden Schritte durchgeführt. Zunächst wird Wasser einem Zerkarbonatpulver beigegeben und eine Aufschlämmung bereitgestellt. Als nächstes wird eine wäßrige Lösung eines Zirkoniumsalzes und eines seltenen Erdmetallsalzes in vor bestimmten stöchiometrischem Verhältnis der Aufschlämmung beigegeben. Abschließend wird die erzeugte Aufschlämmung nach ausreichender Vermengung wärmebehandelt und ein gewünschtes Zer-Komplexoxid erzeugt.The zer-complex oxide of the invention can be prepared by known methods. In a first example of a method for producing the zer-complex oxide, the following steps are performed. First, water is added to a carbonated powder and a slurry is provided. Next, an aqueous solution of a zirconium salt and a rare earth metal salt in predetermined stoichiometric ratio of the slurry is added. Finally, the slurry produced is heat treated after sufficient mixing and a desired cerium complex oxide generated.

Das Zerkarbonatpulver kann jedes erwerbliche sein, es sollte allerdings vorzugsweise eine möglich große spezifische Oberfläche aufweisen. Zu diesem Zweck kann vorzugsweise Zerkarbonatpulver von nicht unter 0,1 μm Verwendung finden. 1 Gewichtsteil Wasser kann zu 10 bis 50 Gewichtsteilen eines solchen Zerkarbonatpulvers gegeben werden, um vorstehende Aufschlämmung zu präparieren.The Cercarbonate powder can be any commercial, but it should preferably a possible large specific surface exhibit. For this purpose, preferably zerkarbonatpulver of not less than 0.1 μm Find use. 1 part by weight of water can be 10 to 50 parts by weight be given to such a Zerkarbonatpulvers to the above slurry to prepare.

Das Zirkoniumsalz kann beispielsweise Zirkoniumoxychlorid, Zirkoniumoxynitrat, Zirkoniumoxisulfat oder Zirkoniumoxyazetat sein, von welchen Zirkoniumoxynitrat bevorzugt ist. Das seltene Erdmetall kann beispielsweise Sulfate, Nitrate, Hydrochloride, Phosphate, Azetate und Oxalate umfassen, obwohl ein seltenes Erdmetallnitrat bevorzugt ist. Bei der Bereitstellung obiger wäßriger Lösung wird 1 Gewichtsanteil Zirkoniumsalz (aus den obigen Beispielen ausgewählt) und des seltenen Erdmetallsalzes (aus den obigen Beispielen ausgewählt) in vorbestimmten stöchiometrischem Verhältnis in 0,1 bis 10 Gewichtsanteilen Wasser gelöst.The Zirconium salt may be, for example, zirconium oxychloride, zirconium oxynitrate, Zirconium oxysulfate or zirconium oxoacetate, of which zirconium oxynitrate is preferred. The rare earth metal can be, for example, sulphates, Nitrates, hydrochlorides, phosphates, acetates and oxalates, although a rare earth nitrate is preferred. In the provision above aqueous solution 1 part by weight of zirconium salt (selected from the above examples) and of the rare earth metal salt (selected from the above examples) in predetermined stoichiometric relationship dissolved in 0.1 to 10 parts by weight of water.

Wie vorstehend beschrieben, wird die auf diese Weise bereitgestellte Lösung der Aufschlämmung beigegeben und die resultierende Aufschlämmung nach ausreichender Vermengung wärmebehandelt. Die Wärmebehandlung umfaßt eine vorangehenden Schritt einer Vakuumtrocknung, bei welchem die Aufschlämmung unter Verwendung eines Vakuumtrockners getrocknet wird, um eine vorgetrocknete Mischung zu erhalten, einen Schritt einer Wärmetrocknung, bei welchem die vorgetrocknete Mischung bei 50 bis 200 °C für etwa 1 bis 48 Stunden zusätzlich getrocknet wird, und einen baking-Schritt, bei welchem die zusätzlich getrocknete Mischung bei etwa 350 bis 1000 °C, vorzugsweise bei etwa 400 bis 700 °C, für etwa 1 bis 12 Stunden, vorzugsweise für etwa 2 bis 4 Stunden, gebacken wird. Während des baking-Schritts sollten die baking-Bedingungen (baking-Temperatur und baking-Dauer) in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Zer-Komplexoxides gewählt werden, so daß wenigstens ein Teil des Zer-Komplexoxides in Form einer festen Lösung vorliegt, um den Wärmewiderstand des Zer-Komplexoxids zu vergrößern.As described above, the provided in this way solution the slurry added and the resulting slurry after sufficient mixing heat treated. The heat treatment comprises a preceding step of vacuum drying in which the Slurry under Using a vacuum dryer is dried to a pre-dried To obtain a mixture, a step of heat drying in which the pre-dried mixture at 50 to 200 ° C for about 1 to 48 hours additionally dried and a baking step in which the additionally dried Mixture at about 350 to 1000 ° C, preferably at about 400 to 700 ° C, for about 1 to 12 hours, preferably for about 2 to 4 hours, baked. During the baking step should the baking conditions (baking temperature and baking time) depending on be chosen from the composition of the Zer complex oxide, so that at least part of the cerium complex oxide is in the form of a solid solution, around the thermal resistance of cerium complex oxide.

Bei einem zweiten Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des Zer-Komplexoxides werden die folgenden Schritte durchgeführt. Zunächst wird eine gemischte Salzlösung hergestellt, welche die entsprechenden Salze von Zer, Zirkonium und einem seltenen Erdmetall (außer Zer) in gewählter Stöchiometrie enthält. Dann wird eine alkalische wäßrige Lösung oder eine organische Säure der gemischten Lösung beigegeben, so daß die entsprechenden Salze des Zer, des Zirkoniums und des seltenen Erdmetalls mitgefällt werden. Nach dem Filtern wird die erhaltene Fällung wärmebehandelt, um ein gewünschtes Zer-Komplexoxid zu erzeugen.at a second example of a method of producing the cerium complex oxide will be the following Steps performed. First becomes a mixed saline solution prepared containing the corresponding salts of cerium, zirconium and a rare earth metal (except zer) in selected stoichiometry contains. Then is an alkaline aqueous solution or an organic acid the mixed solution added so that the corresponding salts of cerium, zirconium and rare earth metal coprecipitated become. After filtering, the resulting precipitate is heat treated to produce a desired precipitate Zer complex oxide to produce.

Bei dem zweiten Verfahren können die Zersalze zum Beispiel Sulfate, Nitrate, Hydrochloride, Phosphate, Azetate und Oxalate umfassen. Die Zirkoniumsalze können beispielsweise Zirkoniumoxychlorid, Zirkoniumoxynitrat, Zirkoniumoxisulfat oder Zirkoniumoxyazetat sein. Entsprechend obiger Beispiele an Zersalzen können die seltenen Erdmetallsalze Sulfate, Nitrate, Hydrochloride, Phosphate, Azetate und Oxalate umfassen. Die alkalische wäßrige Lösung kann beispielsweise Salmiakgeist oder wäßriges Ammoniumkarbonat sein. Desweiteren kann die organische Säure beispielsweise Oxalsäure oder Zitronensäure umfassen.at the second method the salts, for example, sulfates, nitrates, hydrochlorides, phosphates, Acetates and oxalates include. The zirconium salts can, for example Zirconium oxychloride, zirconium oxynitrate, zirconium oxysulfate or Zirconium oxoacetate. According to the above examples of Zersalzen the rare earth metal salts sulfates, nitrates, hydrochlorides, phosphates, Acetates and oxalates include. The alkaline aqueous solution may be, for example, ammonia or aqueous ammonium carbonate. Furthermore, the organic acid, for example, oxalic acid or citric acid include.

Die Wärmebehandlung bei dem zweiten Beispiel kann in derselben Weise wie bei dem ersten Beispiel durchgeführt werden.The heat treatment in the second example, in the same way as in the first Example performed become.

Bei einem dritten Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des Zer-Komplexoxides werden die folgenden Schritte durchgeführt. Zunächst wird eine Alkoxidlösung vorbereitet, die Zer, Zirkonium und ein seltenes Erdmetall (außer Zer) in gewählter Stöchiometrie enthält. Dann wird deinisiertes Wasser zu der Alkoxidlösung gegeben, um das Zer, das Zirkinium und das seltene Erdmetall mitzufällen oder zu hydrolysieren. Nach dem Filtern wird die Fällung oder das Hydrolysat wärmebehandelt und das gewünschte Zer-Komplexoxid erzeugt.at a third example of a method of producing the cerium complex oxide will be the following Steps performed. First becomes an alkoxide solution prepared, the zer, zirconium and a rare earth metal (except Zer) in chosen stoichiometry contains. Then, deionized water is added to the alkoxide solution to remove the cerium, the To precipitate or hydrolyze circminium and the rare earth metal. After filtering is the precipitation or the hydrolyzate is heat treated and the desired one Zer complex oxide produced.

Die Alkoxide zur Herstellung der Alkoxidelösung können bei dem dritten Beispiel Methoxide, Ethoxide, Propoxide oder Butoxide vor Zer, Zirkonium und dem seltenen Erdmetall umfassen. Statt dessen sind auch Ethylenoxidzusatzsalze von Zer, Zirkonium und seltenen Edelmetallen verwendbar.The Alkoxides for producing the alkoxide solution can be used in the third example Methoxides, ethoxides, propoxides or butoxides before Zer, zirconium and the rare earth metal. Instead, ethylene oxide additives are also used of zer, zirconium and rare precious metals.

Auch die Wärmebehandlung bei dem dritten Beispiel kann in derselben Weise durchgeführt werden, wie bei dem ersten Beispiel.Also the heat treatment in the third example can be performed in the same way as in the first example.

Das Sauerstoff speichernde Zer-Komplexoxid vorliegender Erfindung trägt bzw. hält ein Übergangsmetall oder Übergangsmetalle, das bzw. die nicht gleichzeitig auch der Gruppe der Edelmetalle zugeordnet werden können. Ein Übergangsmetall ist ein hervorragender Katalysator zur Reinigung von Fahrzeugabgasen über Redoxreaktionen und kann somit vorteilhaft mit dem Sauerstoff speichernden Zer-Komplexoxid vorliegender Erfindung kombiniert werden, um die Fahrzeugabgase noch effizienter zu reinigen. Des Weiteren kann das getragene Übergangsmetall auch den Einschluß und die Freigabe des Sauerstoffs in und aus dem Zer-Komplexoxid unterstützen.The oxygen-storing cerium complex oxide of the present invention carries a transition metal or transition metals which can not be simultaneously assigned to the group of noble metals. A transition metal is an excellent catalyst for cleaning vehicle exhaust via redox reactions and can thus be advantageously combined with the oxygen-storing zer-complex oxide of the present invention to clean the vehicle exhaust even more efficient. Furthermore, the supported transition metal can also assist in the inclusion and release of the oxygen into and out of the cerium complex oxide.

Das Übergangsmetall oder die Übergangsmetalle kann bzw. können z.B. Fe, Co, Ni und Cu umfassen, von welchen Fe bevorzugt ist.The transition metal or the transition metals can or can e.g. Fe, Co, Ni and Cu, of which Fe is preferable.

Die vorstehend beschriebenen Übergangsmetalle können auf dem Zer-Komplexoxid durch Verwendung bekannter Techniken gehalten werden. Z.B. kann zunächst eine Lösung hergestellt werden, die ein Salz (z.B. 1 bis 20 Gew.-%) eines Übergangsmetalls enthält, und das Zer-Komplexoxid dann mit dieser salzhaltigen Lösung imprägniert werden. Die für diesen Zweck verwendeten Salze können beispielsweise Nitrate (z.B. Palladiumnitrat, Rhodiumnitrat, Eisennitrat, Kobaltnitrat, Nickelnitrat, Kupfernitrat), Dinitrodiamminnitrate (z.B. Dinitrodiamminpalladiumnitrat), Amminnitrate (z.B. Amminpalladium (IV)nitrat) und Chloride (z.B. Rhodiumchlorid) umfassen. Nach dem Imprägnieren und dem Filtieren wird das Zer-Komplexoxid vorzugsweise unter Erwärmung auf 50 bis 200°C für ungefähr 1 bis 48 Stunden getrocknet und anschließend bei ungefähr 350 bis 1000 °C für ungefähr 1 bis 12 Stunden gebacken.The Transition metals described above can held on the Zer complex oxide by using known techniques become. For example, can first a solution which is a salt (e.g., 1 to 20% by weight) of a transition metal contains and the cerium complex oxide is then impregnated with this saline solution. The for Salts used for this purpose may for example, nitrates (e.g., palladium nitrate, rhodium nitrate, iron nitrate, Cobalt nitrate, nickel nitrate, copper nitrate), dinitrodiammine nitrates (e.g., dinitrodiammine palladium nitrate), amine nitrates (e.g., ammonium palladium (IV) nitrate) and chlorides (e.g., rhodium chloride). After this Impregnate and filtering, the zer-complex oxide is preferably heated up 50 to 200 ° C for about 1 to Dried for 48 hours and then at about 350 to 1000 ° C for about 1 to Baked for 12 hours.

Alternativ kann der Prozeß zum Ausbringen des Übergangsmetalls auf dem Zer-Komplexoxid während der Herstellung des Zer-Komplexoxids erfolgen. Im Einzelnen wird hierzu eine Lösung, die ein Übergangsmetallsalz (welches identisch zu einem der vorstehend beschriebenen ist) enthält, zu der gemischten Salzlösung oder der Alkoxidlösung gegeben, wenn letztere Lösung ausgefällt wird, sodass das Übergangsmetallsalz zusammen mit den anderen vorhandenen Salzen ausfällt. Nach der Filtration wird die Fällung in derselben Weise, wie vorstehend für die Herstellung des Zer-Komplexoxids beschrieben, einer Wärmebehandlung unterzogen.alternative can the process to Application of the transition metal on the zer-complex oxide while the production of zer-complex oxide. In detail, will this is a solution which is a transition metal salt (which is identical to any of those described above) to which mixed saline solution or the alkoxide solution given if the latter solution precipitated so that the transition metal salt precipitates together with the other salts present. After filtration is the precipitation in the same manner as above for the preparation of the cerium complex oxide described a heat treatment subjected.

Andere Merkmale und Vorteile vorliegender Erfindung werden in folgender Detailbeschreibung bevorzugter Ausführungsformen deutlich.Other Features and advantages of the present invention will become apparent in the following Detailed description of preferred embodiments clearly.

DETAILBESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENLONG DESCRIPTION PREFERRED EMBODIMENTS

Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden nachfolgend zusammen mit einem Vergleichsbeispiel beschrieben.The preferred embodiments Present invention will be described below together with a comparative example described.

[1. Ausführungsform][1. embodiment]

Bei dieser Ausführungsform wurde ein Zer-Komplexoxid mit der Zusammensetzung Ce0,6Zr0,3Y0,1O1,95/0,5 Gew.-%Fe hergestellt. Anschließend wurde die Beständigkeit des Zer-Komplexoxides unter schwierigen Betriebsbedingungen durch Vergleich der anfänglichen Sauerstoffspeicherkapazität des Zer-Komplexoxides mit der Sauerstoffspeicherkapazität nach dem Altern nach der Durchführung eines Redox-Alterungstestes bei hohen Temperaturen ermittelt. Die Ergebnisse der Beständigkeitsermittlung sind in anliegender Tabelle 1 aufgelistet.In this embodiment, a cerium complex oxide having the composition Ce 0.6 Zr 0.3 Y 0.1 O 1.95 / 0.5 wt% Fe was prepared. Subsequently, the durability of the Zer complex oxide under severe operating conditions was evaluated by comparing the initial oxygen storage capacity of the Zer complex oxide with the oxygen storage capacity after aging after conducting a redox aging test at high temperatures. The results of the determination of durability are listed in attached Table 1.

Es ist festzuhalten, daß die Bezeichnung "/0,5 Gew.-%Fe" anzeigt, daß das Zer-Komplexoxid 0,5 Gew.-%Fe trägt, wobei die Prozentmenge auf Basis von nicht Fe tragendem Zer-Komplexoxid ermittelt ist. Des weiteren entsprechen in der Tabelle 1 die Abkürzungen "anf." "n. d. A." und "Bsp." den Begriffen "anfänglich", "nach dem Altern" und "Vergleichsbeispiel". Die Numerierung entspricht der Bezifferung der Ausführungsbeispiele.It It should be noted that the Designation "/ 0,5 Wt% Fe "indicates that this Zer complex oxide carries 0.5% by weight of Fe, wherein the percentage based on non-Fe bearing cerium complex oxide is determined. Furthermore, in Table 1, the abbreviations "anf." "n. d. A." and "Ex." the Terms "initial," "after aging," and "comparative example." The numbering corresponds to the numbering of the embodiments.

(Herstellung des Zer-Komplexoxides)(Preparation of Zer Complex Oxide)

Das Zer-Komplexoxid mit obiger Zusammensetzung wurde durch das sogenannte Alkoxidverfahren hergestellt. Zunächst wurden 38,4 g (0,102 mol) Zerisopropoxid, 16,7 g (0,051 mol) Zirkoniumisopropoxid und 4,5 g (0,017 mol) Yttriumisopropoxid in 200 ml Toluol gelöst, um eine Alkoxidlösung bereitzustellen. Anschließend wurden 600 ml deionisiertes Wasser durch Tropfen über etwa 10 Minuten graduell zu der Alkoxidlösung bei gegeben, um eine Hydrolyse der Alkoxide zu verursachen. Dann wurde das resultierende Hydrolysat (Zwischenprodukt) durch Verdampfen des Lösungsmittels und des Wassers von der Lösungsmischung getrennt. Danach wurde das Zwischenprodukt bei 60 °C für 24 Stunden unter Ventilation getrocknet und anschließend bei 450 °C für 3 Stunden in einem Elektroofen gebacken, um ein Zer-Komplexoxidpulver mit der Zusammensetzung Ce0,6Zr0,3Y0,1O1,95 herzustellen.The cerium complex oxide having the above composition was produced by the so-called alkoxide method. First, 38.4 g (0.102 mol) of cerium isopropoxide, 16.7 g (0.051 mol) of zirconium isopropoxide and 4.5 g (0.017 mol) of yttrium isopropoxide were dissolved in 200 ml of toluene to provide an alkoxide solution. Then, 600 ml of deionized water was gradually added to the alkoxide solution by dropping for about 10 minutes to cause hydrolysis of the alkoxides. Then, the resulting hydrolyzate (intermediate) was separated from the solution mixture by evaporation of the solvent and water. Thereafter, the intermediate was dried at 60 ° C for 24 hours under ventilation and then baked at 450 ° C for 3 hours in an electric oven to produce a cerium complex oxide powder having the composition Ce 0.6 Zr 0.3 Y 0.1 O 1.95 .

Um das Übergangsmetall (Fe) aufzutragen, wurden 20 ml deionisiertes Wasser zu 20 g des Zer-Komplexoxidpulvers gegeben und eine Aufschlämmung erzeugt. Des weiteren wurden 0,73 g einer Eisen(III)nitratreagenz (welche 13,8 Gew.-% Eisen enthält) in 20 ml deionisiertem Wasser gelöst und eine Eisennitratlösung mit 1 Gew.-% Eisen(III) hergestellt. Anschließend wurde die Aufschlämmung gleichförmig mit der Eisennitratlösung gemischt und im Anschluß durch Verdampfen des H2O getrocknet. Das so erhaltene Pulver wurde weiter bei 60 °C für 24 Stunden unter Ventilation getrocknet und anschließend bei 450 °C für 3 Stunden in einem Elektroofen gebacken, um ein Fe tragendes Zer-Komplexoxid mit der Zusammensetzung Ce0,6Zr0,3Y0,1O1,95/0,5 Gew.-% Fe herzustellen.To apply the transition metal (Fe), 20 ml of deionized water was added to 20 g of the cerium complex oxide powder, and a slurry was produced. Further, 0.73 g of an iron (III) nitrate reagent (containing 13.8% by weight of iron) was dissolved in 20 ml of deionized water, and an iron nitrate solution containing 1% by weight of iron (III) was prepared. Then, the slurry was uniformly mixed with the iron nitrate solution and then dried by evaporating the H 2 O. The thus-obtained powder was further dried at 60 ° C for 24 hours under ventilation and then baked at 450 ° C for 3 hours in an electric furnace to obtain a Fe-bearing cerium complex oxide having the composition Ce 0.6 Zr 0.3 Y 0 , 1 O 1.95 / 0.5 wt .-% Fe produce.

(Bestimmung der anfänglichen Sauerstoffspeicherkapazität, anf. OSC)(Determination of the initial Oxygen storage capacity, anf. OSC)

Als Probe wurden 18 mg des wie vorstehend beschrieben hergestellten Fe tragenden Zer-Komplexoxides genommen. Die Probe wurde zunächst in einen 50%-Sauerstoffgasstrom (der Rest war Stickstoff) bei 500 °C über 15 Minuten gegeben. Anschließend wurde die Probe einem Redoxzyklus unterzogen, welcher einen alternierenden Gasfluß von 20%-igem Wasserstoff (der Rest war Stickstoff) und 50%-igem Sauerstoff (der Rest war Stickstoff) bei 500 °C umfaßte. Dieser Redoxzyklus wurde dreimal wiederholt, während das Gewicht der Probe ständig mittels einer Thermowaage gemessen wurde. Das Gewicht der Probe wurde in einem Diagramm dargestellt, um den stabilsten Redoxzyklus aufzufinden, welcher als Grundlage zur Berechnung eines Unterschiedes zwischen unmittelbar nach der Oxidation gemessenem und unmittelbar nach der Reduktion gemessenem Probengewicht diente. Die berechnete Gewichtsdifferenz, welche für das von der Probe gespeicherte und freigegebene Sauerstoffgewicht repräsentativ ist, wurde des weiteren als Grundlage zur Berechnung der Molzahl von Sauerstoff pro mol der Probe genutzt.When Sample was 18 mg of the prepared as described above Fe bearing Zer complex oxide taken. The sample was initially in a 50% oxygen gas stream (the remainder was nitrogen) at 500 ° C for 15 minutes given. Subsequently The sample was subjected to a redox cycle, which was an alternating Gas flow from 20% hydrogen (the remainder was nitrogen) and 50% oxygen (the rest was nitrogen) at 500 ° C. This redox cycle was repeated three times while the weight of the sample constantly was measured by means of a thermobalance. The weight of the sample was shown in a diagram to the most stable redox cycle to find which as a basis for calculating a difference measured immediately after the oxidation and immediately served after reduction of measured sample weight. The calculated Weight difference, which for the oxygen weight stored and released by the sample representative was further used as the basis for calculating the number of moles used by oxygen per mole of the sample.

(Redox-Alterungstest)(Redox-aging test)

Nach der Bestimmung der anfänglichen Sauerstoffspeicherkapazität wurde die Probe anschließend einem Redox-Alterungstest unterzogen, bei welchem die Probe Gasbedingungen ausgesetzt wurde, die in vereinfachter Form die Variation aktueller Abgase eines Fahrzeuges simulieren. Im Einzelnen wurde die Probe nacheinander über 5 Minuten einem reinigenden Inertgasstrom, dann über 10 Minuten einem oxidierenden Gasstrom, dann über 5 Minuten wieder dem reinigenden Inertgasstrom und dann über 10 Minuten einem reduzierenden Gasstrom ausgesetzt, wobei dieser Zyklus während einer Gesamtzeit von 2 Stunden viermal wiederholt wurde. Der reinigende Inertgasstrom enthielt 8 Vol.-% CO2 und 10 Vol.-% Wasserdampf, wobei der Rest N2 war. Der oxidierende Gasstrom enthielt 1 Vol.-% O2, 8 Vol.-% CO2 und 10 Vol.-% Wasserdampf, wobei der Rest N2 war. Der reduzierende Gasstrom enthielt 1,5 Vol.-% CO, 0,5 Vol.-% H2 und 10 Vol.-% Wasserdampf, wobei der Rest N2 war. Des weiteren wurde die Temperatur jedes Gasstromes gleichermaßen auf 1000 °C eingestellt.After determining the initial oxygen storage capacity, the sample was then subjected to a redox aging test in which the sample was exposed to gas conditions that simulated in simplified form the variation of current exhaust gases of a vehicle. Specifically, the sample was sequentially exposed to a purifying inert gas stream for 5 minutes, then to an oxidizing gas stream for 10 minutes, then back to the purifying inert gas stream for 5 minutes, and then to a reducing gas stream for 10 minutes, repeating this cycle four times over a total of 2 hours has been. The purifying inert gas stream contained 8% by volume of CO 2 and 10% by volume of steam, with the remainder being N 2 . The oxidizing gas stream contained 1% by volume of O 2 , 8% by volume of CO 2 and 10% by volume of steam, with the remainder being N 2 . The reducing gas stream contained 1.5 vol.% CO, 0.5 vol.% H 2 and 10 vol.% Water vapor with the remainder being N 2 . Furthermore, the temperature of each gas stream was set equal to 1000 ° C.

(Bestimmung der Sauerstoffspeicherkapazität nach dem Altern, OSC n. d. A.)(Determination of the oxygen storage capacity after the Aging, OSC n. D. A.)

Nach der Durchführung des Redox-Alterungstests wurde die Sauerstoffspeicherkapazität der Probe in derselben Weise bestimmt, wie bei der Bestimmung der anfänglichen Sauerstoffspeicherkapazität.To the implementation of the redox aging test was the oxygen storage capacity of the sample determined in the same way as in the determination of the initial Oxygen storage capacity.

(Bestimmung der Veränderung der Sauerstoffspeicherkapazität)(Determination of change the oxygen storage capacity)

In Tabelle 1 wurde die Veränderung der Sauerstoffspeicherkapazität der Probe nach folgender Gleichung berechnet. Veränderung (%) = 1 – (OSC n. d. A./anf. OSC) × 100. In Table 1, the change of the oxygen storage capacity of the sample was calculated according to the following equation. Change (%) = 1 - (OSC nd A./anf. OSC) × 100.

Wie aus obiger Gleichung ersichtlich, stellt der Wert der Veränderung dar, wie sehr sich die anfängliche Sauerstoffkapazität der Probe nach dem Redox-Alterungstest verschlechtert hat.As From the above equation, the value represents the change how much the initial oxygen capacity of the sample deteriorated after the redox aging test.

[2. Ausführungsform][2nd embodiment]

Bei dieser Ausführungsform wurde ein Zer-Komplexoxid der Zusammensetzung Ce0,5Zr0,375Y0,125O1,9375/0,5 Gew.-% Fe hergestellt. Anschließend wurde in derselben Weise, wie bei der ersten Ausführungsform, die Beständigkeit des Zer-Komplexoxides unter schwierigen Betriebsbedingungen ermittelt, indem zunächst die anfängliche Sauerstoffspeicherkapazität des Zer-Komplexoxides bestimmt, dann der Redox-Alterungstest durchgeführt, dann die Sauerstoffspeicherkapazität des Zer-Komplexoxides nach dem Altern bestimmt und zuletzt die Veränderung der Sauerstoffspeicherkapazität berechnet wurde. Die Ergebnisse der Beständigkeitsermittlung sind in Tabelle 1 dargestellt.In this embodiment, a cerium complex oxide of composition Ce 0.5 Zr 0.375 Y 0.125 O 1.9375 / 0.5 wt% Fe was prepared. Subsequently, in the same manner as in the first embodiment, the durability of the cerium complex oxide was determined under severe operating conditions. by first determining the initial oxygen storage capacity of the cerium complex oxide, then conducting the redox aging test, then determining the oxygen storage capacity of the zer-complex oxide after aging, and finally calculating the change in oxygen storage capacity. The results of the durability determination are shown in Table 1.

Das bei der zweiten Ausführungsform verwendete Zer-Komplexoxid wurde in derselben Weise hergestellt, wie das bei der ersten Ausführungsform verwendete, außer daß Zerisopropoxid, Zirkoniumisopropoxid und Yttriumisopropoxid in obigem stöchiometrischen Verhältnis, welches sich von dem Verhältnis bei der ersten Ausführungsform unterscheidet, gemischt wurden und daß die der Aufschlämmung des Ce0,5Zr0,375Y0,12O1,9375-Pulvers beizugebene Menge an Eisen(III)nitratlösung (die 1 Gew.-% Eisen enthält) geeignet angepaßt wurde, um die gewünschte Gewichtsprozentzahl an Fe auf dem Zer-Komplexoxid zu erhalten.The cerium complex oxide used in the second embodiment was prepared in the same manner as that used in the first embodiment except that cerium isopropoxide, zirconium isopropoxide and yttrium isopropoxide in the above stoichiometric ratio other than the ratio in the first embodiment were mixed and the amount of ferric nitrate solution (containing 1% by weight of iron) to be added to the slurry of Ce 0.5 Zr 0.375 Y 0.12 O 1.9375 powder was suitably adjusted to the desired weight percentage of Fe on the To obtain Zer complex oxide.

[3. Ausführungsform][3rd embodiment]

Bei dieser Ausführungsform wurde ein Zer-Komplexoxid der Zusammensetzung Ce0,4Zr0,45Y0,15O0,1925/0,4 Gew.-% Co hergestellt. Anschließend wurde in derselben Weise, wie bei der ersten Ausführungsform, die Beständigkeit des Zer-Komplexoxides unter schwierigen Betriebsbedingungen ermittelt, indem zunächst die anfängliche Sauerstoffspeicherkapazität des Zer-Komplexoxides bestimmt, dann der Redox-Alterungstest durchgeführt, dann die Sauerstoffspeicherkapazität des Zer-Komplexoxides nach dem Altern bestimmt und zuletzt die Veränderung der Sauerstoffspeicherkapazität berechnet wurde. Die Ergebnisse der Beständigkeitsermittlung sind in Tabelle 1 dargestellt.In this embodiment, a cerium complex oxide of composition Ce 0.4 Zr 0.45 Y 0.15 O 0.1925 / 0.4 wt% Co was prepared. Subsequently, in the same manner as in the first embodiment, the durability of the cerium complex oxide under severe operating conditions was determined by first determining the initial oxygen storage capacity of the cerium complex oxide, then the redox aging test, then the oxygen storage capacity of the zer-complex oxide after Aging determined and last the change in the oxygen storage capacity was calculated. The results of the durability determination are shown in Table 1.

Das bei der dritten Ausführungsform verwendete Zer-Komplexoxid wurde in derselben Weise hergestellt, wie das bei der ersten Ausführungsform verwendete, außer daß Zerisopropoxid, Zirkoniumisopropoxid und Yttriumisopropoxid in obigem stöchiometrischen Verhältnis, welches sich von dem Verhältnis bei der ersten Ausführungsform unterscheidet, gemischt wurden, daß eine Kobalt(II)nitratlösung (die 1 Gew.-% Kobalt enthält) statt der Eisen(III)nitratlösung verwendet wurde und daß die der Aufschlämmung des Ce0,4Zr0,45Y0,15O1,925-Pulvers beizugebene Menge an Kobalt(II)nitratlösung geeignet angepaßt wurde, um die gewünschte Gewichtsprozentzahl an Co auf dem Zer-Komplexoxid zu erhalten.The cerium complex oxide used in the third embodiment was prepared in the same manner as that used in the first embodiment except that cerium isopropoxide, zirconium isopropoxide and yttrium isopropoxide in the above stoichiometric ratio other than the ratio in the first embodiment were mixed a cobalt (II) nitrate solution (containing 1% by weight of cobalt) was used in place of the ferric nitrate solution and that the amount of the slurry of Ce 0.4 Zr 0.45 Y 0.15 O 1.925 powder was added Cobalt (II) nitrate solution was suitably adjusted to obtain the desired weight percent of Co on the Zer complex oxide.

[4. Ausführungsform][4th embodiment]

Bei dieser Ausführungsform wurde ein Zer-Komplexoxid der Zusammensetzung Ce0,2Zr0,6Y0,2O1,9/0,7 Gew.-% Ni hergestellt. Anschließend wurde in derselben Weise, wie bei der ersten Ausführungsform, die Beständigkeit des Zer-Komplexoxides unter schwierigen Betriebsbedingungen ermittelt, indem zunächst die anfängliche Sauerstoffspeicherkapazität des Zer-Komplexoxides bestimmt, dann der Redox-Alterungstest durchgeführt, dann die Sauerstoffspeicherkapazität des Zer-Komplexoxides nach dem Altern bestimmt und zuletzt die Veränderung der Sauerstoffspeicherkapazität berechnet wurde. Die Ergebnisse der Beständigkeitsermittlung sind in Tabelle 1 dargestellt.In this embodiment, a cerium complex oxide of composition Ce 0.2 Zr 0.6 Y 0.2 O 1.9 / 0.7 wt% Ni was prepared. Subsequently, in the same manner as in the first embodiment, the durability of the cerium complex oxide under severe operating conditions was determined by first determining the initial oxygen storage capacity of the cerium complex oxide, then the redox aging test, then the oxygen storage capacity of the zer-complex oxide after Aging determined and last the change in the oxygen storage capacity was calculated. The results of the durability determination are shown in Table 1.

Das bei der vierten Ausführungsform verwendete Zer-Komplexoxid wurde in derselben Weise hergestellt, wie das bei der ersten Ausführungsform verwendete, außer daß Zerisopropoxid, Zirkoniumisopropoxid und Yttriumisopropoxid in obigem stöchiometrischen Verhältnis, welches sich von dem Verhältnis bei der ersten Ausführungsform unterscheidet, gemischt wurden, daß eine Nickelnitratlösung (die 1 Gew.-% Nickel enthält) statt der Eisen(III)nitratlösung verwendet wurde und daß die der Aufschlämmung des Ce0,2Zr0,6Y0,2O1,9-Pulvers beizugebene Menge an Nickelnitratlösung geeignet angepaßt wurde, um die gewünschte Gewichtsprozentzahl an Ni auf dem Zer-Komplexoxid zu erhalten.The cerium complex oxide used in the fourth embodiment was prepared in the same manner as that used in the first embodiment except that cerium isopropoxide, zirconium isopropoxide and yttrium isopropoxide in the above stoichiometric ratio other than the ratio in the first embodiment were mixed a nickel nitrate solution (containing 1 wt% nickel) was used in place of the ferric nitrate solution, and that the amount of nickel nitrate solution to be added to the slurry of the Ce 0.2 Zr 0.6 Y 0.2 O 1.9 powder was suitable was adjusted to obtain the desired weight percent of Ni on the Zer complex oxide.

[5. Ausführungsform][5th embodiment]

Bei dieser Ausführungsform wurde ein Zer-Komplexoxid der Zusammensetzung Ce0,5Zr0,375Y0,125O1,9375/1,0 Gew.-% Cu herge stellt. Anschließend wurde in derselben Weise, wie bei der ersten Ausführungsform, die Beständigkeit des Zer-Komplexoxides unter schwierigen Betriebsbedingungen ermittelt, indem zunächst die anfängliche Sauerstoffspeicherkapazität des Zer-Komplexoxides bestimmt, dann der Redox-Alterungstest durchgeführt, dann die Sauerstoffspeicherkapazität des Zer-Komplexoxides nach dem Altern bestimmt und zuletzt die Veränderung der Sauerstoffspeicherkapazität berechnet wurde. Die Ergebnisse der Beständigkeitsermittlung sind in Tabelle 1 dargestellt.In this embodiment, a cerium complex oxide of the composition of Ce 0.5 Zr 0.375 Y 0.125 O was 1.9375 / 1.0 provides wt .-% Cu Herge. Subsequently, in the same manner as in the first embodiment, the durability of the cerium complex oxide under severe operating conditions was determined by first determining the initial oxygen storage capacity of the cerium complex oxide, then the redox aging test, then the oxygen storage capacity of the zer-complex oxide after Aging determined and last the change in the oxygen storage capacity was calculated. The results of the durability determination are shown in Table 1.

Das bei der fünften Ausführungsform verwendete Zer-Komplexoxid wurde in derselben Weise hergestellt, wie das bei der ersten Ausführungsform verwendete, außer dass Zerisopropoxid, Zirkoniumisopropoxid und Yttriumisopropoxid in obigem stöchiometrischen Verhältnis, welches sich von dem Verhältnis bei der ersten Ausführungsform unterscheidet, gemischt wurden, dass eine Kupfer(II)nitratlösung (die 1 Gew.-% Kupfer enthält) statt der Eisen(III)nitratlösung verwendet wurde und dass die der Aufschlämmung des Ce0,5Zr0,375Y0,125O1,9375-Pulvers beizugebene Menge an Kupfer(II)nitratlösung geeignet angepasst wurde, um die gewünschte Gewichtsprozentzahl an Cu auf dem Zer-Komplexoxid zu erhalten.The cerium complex oxide used in the fifth embodiment was prepared in the same manner as that used in the first embodiment except that cerium isopropoxide, zirconium isopropoxide and yttrium isopropoxide in the above stoichiometric ratio other than the ratio in the first embodiment were mixed to use a cupric nitrate solution (containing 1% by weight of copper) instead of the ferric nitrate solution, and that U.S. Pat the amount of cupric nitrate solution to be added to the slurry of the Ce 0.5 Zr 0.375 Y 0.125 O 1.9375 powder was suitably adjusted to obtain the desired weight percentage of Cu on the Zer complex oxide.

[Vergleichsbeispiel][Comparative Example]

Bei diesem Vergleichsbeispiel wurde ein Zeroxid (CeO2 statt eines Zer-Komplexoxides hergestellt. Anschließend wurde in derselben Weise, wie bei der ersten Ausführungsform, die Beständigkeit des Zeroxides unter schwierigen Betriebsbedingungen ermittelt, indem zunächst die anfängliche Sauerstoffspeicherkapazität des Zeroxides bestimmt, dann der Redox-Alterungstest durchgeführt, dann die Sauerstoffspeicherkapazität des Zeroxides nach dem Altern bestimmt und zuletzt die Veränderung der Sauerstoffspeicherkapazität berechnet wurde. Die Ergebnisse der Beständigkeitsermittlung sind in Tabelle 1 dargestellt.In this comparative example, a cerium oxide (CeO 2 instead of a cerium complex oxide was prepared.) Subsequently, in the same manner as in the first embodiment, the resistance of the cerium oxide under severe operating conditions was determined by first determining the initial oxygen storage capacity of the cerium oxide, then the redox oxide. Aging test was carried out, then the oxygen storage capacity of the cerium oxide after aging was determined and finally the change in the oxygen storage capacity was calculated The results of the durability determination are shown in Table 1.

Das bei dem Vergleichsbeispiel verwendete Zeroxid wurde in derselben Weise hergestellt, wie das bei der ersten Ausführungsform verwendete Zer-Komplexoxid, außer dass lediglich eine Zerisopropoxidlösung statt eine Alkoxidlösung verwendet wurde (da Zirkonium und Yttrium nicht eingeschlossen waren) und dass der Fe aufbringende Verfahrensschritt nicht durchgeführt wurde.The Ceria used in the comparative example was in the same Prepared as the zer-complex oxide used in the first embodiment, except that only a Zerisopropoxidlösung used instead of an alkoxide solution was (because zirconium and yttrium were not included) and that the Fe applying process step was not performed.

[Ergebnis][Result]

Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich weist das Zer-Komplexoxid nach den Ausführungsformen eine höhere anfängliche Sauerstoffsspeicherkapazität (anf. OSC) als das Vergleichsbeispiel auf, während es einem geringeren Abfall bzw. einer geringeren Veränderung zwischen anfänglicher Sauerstoffspeicherkapazität (anf. OSC) und Sauerstoffspeicherkapazität nach dem Altern (OSC n.d.A.) unterliegt. Dieses bedeutet, dass das erfindungsgemäße Zer-Komplexoxid eine höhere Sauerstoffspeicherkapazität selbst unter wiederholter Verwendung bei hohen Temperaturen aufrecht erhalten kann.As from Table 1 shows the zer-complex oxide according to the embodiments a higher one initial oxygen storage (Initial OSC) as the comparative example, while there is less waste or a minor change between initial oxygen storage (Initial OSC) and Oxygen Storage Capacity After Aging (OSC n.d.A.) subject. This means that the Zer complex oxide according to the invention a higher oxygen storage even with repeated use at high temperatures can receive.

Des Weiteren zeigen die hinsichtlich der ersten und zweiten Ausführungsformen erhaltenen Ergebnisse, dass das Fe tragende Zer-Komplexoxid eine besonders hohe Sauerstoffspeicherkapazität sowohl vor als auch nach dem Redox-Alterungstest aufweist, während es nur einem geringen Abfall in seiner Sauerstoffspeicherkapazität nach dem Redox-Alterungstest unterliegt.Of Further, those relating to the first and second embodiments are shown obtained results that the Fe-bearing Zer complex oxide a particularly high oxygen storage capacity both before and after the redox aging test, while only a small Waste in its oxygen storage capacity after the redox aging test subject.

Im Ergebnis kann festgehalten werden, dass das Zer-Komplexoxid nach vorliegender Erfindung vorteilhaft bei einem Drei-Wege-Katalysator Verwendung finden kann, der in der Nähe eines Fahrzeugsmotors montiert ist, wo sehr hohe Betriebstemperaturen erwartet werden. Tabelle 1

Figure 00180001

  • *Die Einheit der Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) ist: (1/1000) × (mol O2/mol Oxid)
As a result, it can be noted that the zer-complex oxide of the present invention can be favorably used in a three-way catalyst mounted in the vicinity of a vehicle engine, where very high operating temperatures are expected. Table 1
Figure 00180001
  • * The unit of oxygen storage capacity (OSC) is: (1/1000) × (mol O 2 / mol oxide)

Claims (6)

Ein Sauerstoff speicherndes Zer-Komplexoxid mit folgender Formel: Ce1-(1+y)ZrxRyO2-z, wobei „R" ein seltenes Erdmetall oder seltene Erdmetalle außer Zer darstellt, wobei „z" den durch die Valenz des enthaltenen seltenen Erdmetalls bestimmten Grad an Sauerstoffmangel darstellt, wobei 0,2≤x+y≤0,9, 0,1≤x≤0,8 und 0,05≤y≤0,3 ist und wobei das Zer-Komplexoxid ein Übergangsmetall oder Übergangsmetalle, das bzw. die aus der um die Edelmetalle verminderten Gruppe der Übergangsmetalle gewählt ist bzw. sind, trägt.An oxygen-storing cerium complex oxide having the formula: Ce 1- (1 + y) Zr x R y O 2-z , where "R" represents a rare earth metal or rare earth metal other than Zer, where "z" represents the degree of oxygen deficiency determined by the valence of the rare earth metal contained, where 0.2≤x + y≤0.9, 0.1≤x ≤0.8 and 0.05≤y≤0.3, and wherein the cerium complex oxide carries a transition metal or transition metals selected from the group of transition metals reduced by the noble metals. Sauerstoff speicherndes Zer-Komplexoxid nach Anspruch 1, bei welchem in der Formel die Beziehungen 0,4≤x+y≤0,8, 0,35≤x≤0,7 und 0,05≤y≤0,2 eingehalten werden.Oxygen-storing cerium complex oxide according to claim 1, wherein in the formula, the relationships 0.4≤x + y≤0.8, 0.35≤x≤0.7 and 0.05≤y≤0.2 are satisfied. Sauerstoff speicherndes Zer-Komplexoxid nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das seltene Erdmetall Y ist.Oxygen-storing cerium complex oxide according to claim 1 or 2, where the rare earth metal is Y. Sauerstoff speicherndes Zer-Komplexoxid nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem wenigstens ein Teil des Zer-Komplexoxids eine feste Lösung ist.Oxygen-storing cerium complex oxide after a the claims 1 to 3, wherein at least a part of the Zer complex oxide a solid solution is. Sauerstoff speicherndes Zer-Komplexoxid nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Übergangsmetall aus einer Gruppe aus Fe, Co, Ni und Cu gewählt ist.Oxygen-storing cerium complex oxide after a the claims 1 to 4, wherein the transition metal is selected from a group consisting of Fe, Co, Ni and Cu. Sauerstoff speicherndes Zer-Komplexoxid nach Anspruch 5, bei welchem das Übergangsmetall Fe ist.Oxygen-storing cerium complex oxide according to claim 5, in which the transition metal Fe is.
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