鈰鋯儲(chǔ)氧材料的納米級(jí)制備及性能研究.pdf

1、鈰鋯固溶體儲(chǔ)氧材料是三效催化劑的重要組成部分，對(duì)拓寬催化劑的空燃比窗口，穩(wěn)定催化性能有著重要的作用。納米催化材料由于尺寸效應(yīng)表現(xiàn)出有別于傳統(tǒng)材料的物化性能及催化活性，受到廣泛關(guān)注。本文采用兩相法制備納米鈰鋯固溶體，并通過與傳統(tǒng)鈰鋯進(jìn)行儲(chǔ)放氧性能比較，明確了納米材料特有的尺寸效應(yīng)在鈰鋯固溶體上的體現(xiàn)；制備了介孔納米鈰鋯球體和具有殼核結(jié)構(gòu)的鈰鋯/氧化鋁復(fù)合氧化物，為制備具有抗高溫?zé)Y(jié)性能的催化劑材料做了基礎(chǔ)研究。
　　 系統(tǒng)研究了兩

2、相法制備納米鈰鋯固溶體的成核、生長機(jī)理，發(fā)現(xiàn)鈰前驅(qū)體的水解速率、晶體的成核及生長速率更快，在反應(yīng)初始階段首先得到富鈰相納米團(tuán)簇，而后鋯逐漸進(jìn)入納米晶體中，并最終形成均一的鈰鋯固溶體；與常規(guī)鈰鋯固溶體比較，納米級(jí)Ce0.6Zr0.4O2樣品的[Ce3+]/[Ce4+]比值由0.233提高至0.403，400℃時(shí)樣品OSC由0.237 mmol[O]/g提高至0.393 mmol[O]/g，反應(yīng)速率由0.016μmol CO2·s-1提高至

3、0.021μmol CO2·s-1，反應(yīng)活化能由61.2 KJ/mol降低至46.1KJ/mol。
　　 采用氣溶膠輔助自組裝方法制備了介孔納米鈰鋯固溶體，考察了酸、表面活性劑等參數(shù)對(duì)鈰鋯固溶體結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果表明：隨著有機(jī)酸酸性變?nèi)酰w的成核、生長速率減慢，可以得到具有中空結(jié)構(gòu)和層狀有序排列結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物；采用親水端更長的F127為表面活性劑有利于提高材料的比表面積和孔體積，分別為104 m2/g和0.29 cm3/g，且

4、樣品具有更高的儲(chǔ)放氧能力，新鮮樣品500℃時(shí)的OSC值為0.551 mmol[O]/g，老化樣品700℃時(shí)的OSC為0.851 mmol[O]/g；HCl用量提高后，材料形狀的完整性下降，老化處理后結(jié)構(gòu)容易被破壞，導(dǎo)致樣品儲(chǔ)放氧性能大幅度下降。
　　 以形成乳液或微乳液為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，制備具有殼核模型的鈰鋯/氧化鋁復(fù)合氧化物，并對(duì)樣品進(jìn)行了儲(chǔ)放氧性能測試。結(jié)果表明：甲苯/水反應(yīng)體系工藝較為繁瑣，得到的樣品氧化鋁層較厚，儲(chǔ)放氧性能較差