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本发明涉及一种稀土元素复合氧化物及其制备方法和应用。所述制备方法包括:(1)将稀土元素、铝源分别溶解,向含铈、锆稀土元素的溶液中分别加入螯合剂,再将各溶液混合,得到含有螯合剂的前驱体体系,调节体系pH至1.3‑2.0;(2)搅拌条件下,将体系加热回流,得到溶胶;冷却,所述溶胶与含有表面活性剂的碱性沉淀剂混合,得到沉淀的前驱体;(3)将沉淀的前驱体置于高压反应釜中进行水热反应,反应后的产物经过干燥、煅烧,得到稀土元素复合氧化物。所得复合物在1000℃和1100℃下锻烧4小时后,分别具有至少60m2/g和至少40m2/g的比表面积;其最高还原温度不超过480℃。同时,该复合物粒度小,吸水率低,有利于后续的应用性能。