高性能铈锆储氧材料成分结构调制及动态储放氧机理研究

汽车产量高速增长已给我国城市带来了严重的大气污染问题。本项目针对国V以上排放标准的机动车尾气净化材料技术需求，从铈锆储氧材料这一汽车尾气催化剂的关键材料入手，通过稀土元素掺杂、制备技术创新等手段，研究大容量、高储放氧速度、耐高温的稀土改性CeO2-ZrO2储氧材料，运用动态储放氧测试、原位物化性质表征等方法，探索铈锆储氧材料的动态储放氧反应过程及机理，为稀土资源高附加值利用、设计制备大容量、高储放氧速度、耐高温的汽车尾气催化剂需要的储氧材料提供理论基础，为开发宽空燃比三效汽车尾气催化剂关键材料提供技术支撑。在铈锆复合氧化物的动态储氧性能及影响规律、稀土催化作用机理等方面取得一些创新性成果。

铈锆复合氧化物是目前汽车尾气净化器应用最广泛的一类储氧材料。本项目选取氧化铈及铈锆复合氧化物为研究对象，采用溶胶凝胶法、共沉淀法、等体积浸渍等技术制备了一系列Pr、Nd、Sr、Y改性的铈锆复合氧化物及催化剂，获得了2-3种具有高热稳定性，大储氧能力，高储放氧速度的高性能铈锆储氧材料。同时，通过对老化前后材料的体相结构、储放氧过程、表面元素分布与价态，缺陷分布以及表面催化动力学过程等进行研究，得到了掺杂元素对铈锆固溶体储氧性能的影响机制，并在Pd、Pt催化剂体系中，系统分析了CeO2及CeO2-ZrO2在催化过程中的作用机理以及与贵金属的相互作用。