xLaCoO3/CeyZr1-yO2 全取代贵金属消除柴油车尾气中碳烟颗粒的研究

报告人： 路良泽

指导教师：孟明 教授

目录

研究背景

文献综述与实验流程规划

下一步工作计划

实验进展与总结

一、研究背景

一、研究背景

机内处理

机外处理

柴油车尾气处理技术

一、研究背景• 1. 贵金属催化剂 贵金属催化剂很容易积碳而失活，也容易硫中毒。另外，贵

金属昂贵的成本也使其实际应用受到了限制。• 2. 碱金属和碱土金属催化剂 在碳黑颗粒与催化剂紧密接触时，碱土金属或其氧化物有一

定的催化活性，松散接触时的催化活性很低。• 3. 过渡金属氧化物催化剂 钴催化剂（接触条件对催化剂活性的影响很大） 铜的氧化物（有 H2O和 SO2存在时其活性大幅度降低） 铜的氯化物（易挥发性，不稳定，易流失，毒性）• 4. 复合型催化剂 尖晶石型催化剂（松散接触活性低，抗硫和水中毒能力差） 钙钛矿型催化剂

一、研究背景

钙钛矿结构（ ABO3 ）具有较高的化学稳定性和热稳定性，而且 B位离子价态可调，对于很多反应都具有催化活性。此外，钙钛矿的表面氧空位可以吸附和活化氧化物种。鉴于这些优势，它在催化领域中得到了越来越广泛的应用。

二、文献综述与方案设计

J. Phys. Chem. C, Vol. 113, No. 39, 2009

J. Phys. Chem. C 2009, 113, 17114–17123

二、文献综述与方案设计

Xiaoxia He • Junjun He • Ming Meng

Perovskite-Based Lean-Burn NOx Trap Catalysts Without Using Platinum Group Metals: K/LaCoO3/Ce1-xZrxO2

CeO2 和 ZrO2 较易形成 Ce1-xZrxO2 固溶体，相对于单组分 CeO2 ，固溶体具有更好的储氧能力和更高的热力学稳定性。

二、文献综述与方案设计

在活性最好的体系中，继续对比 不负载、 负载 LaCoO3 、负载La0.9K0.1CoO3 、负载

LaCo0.9Cu0.1O3 、负载La0.9K0.1Co0.9Cu0.1O3

的活性

二、文献综述与方案设计 ------ 实验流程

三、实验部分

三、实验部分

1. 制备得到Ce0.2Zr0.8O2 、 Ce0.4Zr0.6O2 、 Ce0.6Zr

0.4O2 、 Ce0.8Zr0.2O2 的固溶体2. 制备不同负载比的 3LC/Ce0.4Zr0.6O2 、4LC/Ce0.4Zr0.6O2 、 5LC/Ce0.4Zr0.6O2

3. 制备不同负载比的 4LC/Ce0.8Zr0.2O2

5LC/Ce0.8Zr0.2O2 、 6LC/Ce0.8Zr0.2O2

三、实验部分

0 20 40 60 80 100

2θ °

Ce0.2Zr0.8O2

Ce0.4Zr0.6O2

Ce0.6Zr0.4O2

Ce0.8Zr0.2O2

Ce0.8Zr0.2O2(*)

不同的铈锆比例下，均形成了铈

锆固溶体结构

三、实验部分

200 300 400 500 600 700

T ℃

Ce0.4Zr0.6O2

3LC/Ce0.4Zr0.6O2

4LC/Ce0.4Zr0.6O2

5LC/Ce0.4Zr0.6O2465448

443

433

活性顺序： 5LC/Ce0.8Zr0.2O2 > 4LC/Ce0.8Zr0.2O2 ≈ 6LC/Ce0.8Zr0.2O2 >

LaCoO3 > Ce0.8Zr0.2O2

三、实验部分

三、实验部分

XRD 谱图显示得到的样品中，均形成了钙钛矿结构，并且随着钙钛矿负载量的增加，钙钛矿的特征峰信号逐渐

增强

0 20 40 60 80 100

3LC/Ce0.8Zr0.2O2

4LC/Ce0.8Zr0.2O2

5LC/Ce0.8Zr0.2O2

Ce0.8Zr0.2O2

2θ °

三、实验结论

1. 柠檬酸络合法制备的铈锆复合氧化物经 XRD 验证，形成了铈锆固溶体结构

2. 将铈锆固溶体浸渍于按比例配制的硝酸镧、硝酸钴和柠檬酸溶液中，最后得到的样品经过 XRD 的验证，证实在铈锆固溶体上形成了钙钛矿结构

3. 用不同质量比负载的 Ce0.8Zr0.2O2 催化剂中，活性顺序为： 5LC/Ce0.8Zr0.2O2 > 4LC/Ce0.8Zr0.2O2 ≈ 6LC/Ce0.8Zr0.2O2 并且活性均好于 LaCoO3 和载体 Ce0.8Zr0.2O2

4. 对于 xLC/Ce0.4Zr0.6O2 和 xLC/Ce0.8Zr0.2O2 两个系列，负载的钙钛矿与固溶体的质量比为 5:10 时，活性最好，即 5:10 是最优负载比

三、总结

比表面积小？

四、下一步计划一、继续完善前两步流程的实验

1. 制备负载质量比为 5:10 的的 5LC/Ce0.2Zr0.8O2 、 5LC/Ce0.6Zr0.4O2 与已经得到的 5LC/Ce0.8Zr0.2O2 、 5LC/Ce0.8Zr0.2O2 进行活性比较

2. 用机械混合法制备 5LC/Ce0.8Zr0.2O2 催化剂，测其活性并与柠檬酸络合法制备的样品活性进行对比，求证钙钛矿是否以负载形态呈现在固溶体上，或者利用 TPR实验，考察柠檬酸络合法制备的样品中钙钛矿与铈锆固溶体之间是否有相互作用，或者利用电镜图对比两种制备法所得到样品的粒径

3. 继续考察 5LC/Ce0.8Zr0.2O2 、 4LC/Ce0.8Zr0.2O2 、 6LC/Ce0.8Zr0.2O2 、 Ce0.8Zr0.2O2 的其他物化性质与数据

四、下一步计划二、继续后两步的流程选用最优负载比（ 5:10 ）和最优铈锆固溶体作为基本体系，

考察 LaCoO3 、 Ce0.8Zr0.2O2 、 5LaCoO3/Ce0.8Zr0.2O2 、 5La0.9K0.1CoO3/Ce0.8Zr0.2O2 、 5LaCo0.9Cu0.1O3/Ce0.8Zr0.2O2 、 5La0.9K0.1Co0.9Cu0.1O3/Ce0.8Zr0.2O2 的活性