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本发明涉及一种铈锆复合氧化物及其制备方法和应用。所述铈锆复合氧化物按照重量比计算包括:氧化铈:30%‑70%;氧化锆:20%‑60%;具有L酸性的金属氧化物:5%‑50%;其他稀土元素的氧化物:3%‑5%;硫酸根:3%‑10%。所述制备方法是将所述铈锆复合氧化物相对应的源料以溶胶法制备为胶液后,再经过水热处理即得。本发明所提供的铈锆复合氧化物同时具有B‑L双酸性,对含氮化合物和不饱和烃类化合物具有极高净化能力。同时,金属元素分布均匀,比表面积高,抗老化能力强,使用寿命长。L酸性金属的引入能造成较大晶格缺陷,提高晶格氧的储量,增加对硫化物的吸附能力,避免贵金属被毒化,增加复合催化剂的使用寿命。