《基於機動車尾氣淨化處理的新型質子導體研究》是依託東北大學，由厲英擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於機動車尾氣淨化處理的新型質子導體研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：厲英
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著我國汽車保有量的快速增長，汽車尾氣污染帶來的霧霾、酸雨等問題，不僅嚴重影響著人民民眾的身體健康，而且制約著經濟的可持續發展，急需加快治理。對汽車尾氣進行淨化處理是防止污染的有效措施，但現有的汽車尾氣淨化處理技術均為歐美日等已開發國家所壟斷，且淨化裝置多採用貴金屬為核心材料，其資源稀缺、價格高昂，因此，尋找性能穩定、成本低廉、淨化效率高的替代品勢在必行。本項目依據前期研究，提出採用新型質子導體材料對汽車尾氣進行淨化處理，探索製備方法及工藝條件，研究其晶體結構、微觀組織等性質隨基體、摻雜元素及摻雜量的變化規律，探究溫度、濕度、氣氛等環境因素對質子導體的淨化能力、工作溫度、使用壽命等性能的影響，分析汽車尾氣淨化的反應歷程，探明質子導體的作用機理，篩選出最佳的質子導體淨化材料。建立具有我國自主智慧財產權的汽車尾氣淨化處理新技術，為質子導體材料在汽車尾氣污染防治中的套用提供理論基礎和科學依據。
結題摘要
汽車尾氣等有毒、有害氣體的催化淨化技術一直以來是科研工作者研究的熱點，現有的有害氣體淨化裝置多採用價格昂貴的貴金屬作為核心材料，且其核心技術為歐、美、日等已開發國家所壟斷。因此本項目提出採用較為廉價的質子導體材料替代或部分替代貴金屬，研發新型催化劑材料，為建立具有我國自主智慧財產權的廉價催化劑生產技術奠定理論基礎。項目研發出了基於質子導體的新型催化劑材料，開展了催化劑製備實驗，採用溶膠-凝膠法製備了催化劑前驅體，利用高溫焙燒法製備出相成分單一的催化劑材料，得到了最佳的製備工藝條件，成功製備出摻雜的BaCeO3基、SrCeO3基及CaZr1-xCexO3基等一系列催化劑材料，該類質子導體催化劑粉體成分均勻，分散度高，粉體的比表面積隨著摻雜量的升高而升高，平均粒徑為300-600nm。BCY和BCS的最佳焙燒溫度為1500℃，BCP的最佳焙燒溫度為1350℃，BCM的最佳焙燒溫度為1250℃，BCW的最佳焙燒溫度為1225℃。經過高溫焙燒的質子導體具有良好的機械性能。通過研究發現了其晶體結構、微觀組織等性質隨基體、摻雜元素及摻雜量的變化規律。通過實驗測定了材料的電化學性能，發現電導率隨摻雜元素和摻雜量的變化規律，得到了最佳的摻雜元素及摻雜量。電化學測試發現，BCY質子導體的電導率隨著摻雜量的升高而增大，隨著Ba缺失量的增大而降低，CZCS、BCP和BCM電導率隨著摻雜量增大而增大，SCY和BCS的電導率隨著摻雜量的增大呈現先增大後減小的趨勢。通過分析質子導體催化劑對CO、NOx和CH4的催化淨化的反應歷程，探明了該類質子導體催化劑在催化反應過程中的催化機理，實驗結果表明Y摻雜量為0.15的催化劑對NOx催化還原效率提升了45%，Pd摻雜量為0.04的催化劑對CO催化淨化反應的T50降低了55℃，Mn摻雜量為0.4的催化劑對CH4的催化氧化反應的T50降低了74℃。項目研究篩選出具有良好催化性能的複合型氧化物質子導體，套用於有毒、有害氣體的催化淨化處理，為基於質子導體的催化劑材料在氣體污染防治中的套用提供理論基礎和科學依據。
