《CeO2納米棒/管陣列製備及其多效催化性能研究》是依託北京大學，由劉麗麗擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：CeO2納米棒/管陣列製備及其多效催化性能研究
- 項目負責人：劉麗麗
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題針對我國在汽車尾氣治理和工業煙氣處理中存在的問題：現有催化劑難以滿足人們日益增長的環保要求、成本較高等，開展高比表面積和活性的一維CeO2納米陣列材料的研究，進一步提高催化劑的催化性能，進而降低成本，並開發出新型工業煙氣處理材料。具體工作如下：以一維CeO2納米棒/納米管陣列為研究對象，研究製備工藝與汽車尾氣三效催化性能、燃煤煙道氣脫硫脫硝性能之間的耦合作用機制。首先，水熱法合成CeO2納米棒陣列，研究基底種類、基底表面修飾、生長習性等對納米棒陣列的形貌、分布、組成、結構的影響規律；其次，水熱-模板法製備CeO納米管陣列，研究模板種類、模板改性、前驅液和反應溶液濃度與pH值對納米管陣列的影響作用規律,實現納米陣列的可控制備；最後，將納米陣列負載於堇青石和活性半焦上合成複合催化劑，研究其催化還原反應作用機理以及還原反應過程動力學。
結題摘要
本項目針對我國在汽車尾氣治理和燃煤電廠煙氣治理中存在的問題，開展一維納米陣列材料製備以及納米陣列材料負載堇青石、半焦、活性炭等基底的研究與性能檢測工作，充分利用一維有序納米棒陣列以及納米管陣列，良好的導電、導熱性能、較高的比表面積，已期望在氣體淨化領域開展更廣闊的套用研究工作。 本項目首先實現了ITO基底上ZnO納米棒/管陣列的可控合成，基於分子動力學模擬以及ZnO自身溶解機制研究，利用ZnO納米棒為模板的自腐蝕機制，合成出了ZnO納米管陣列結構。進一步將ZnO拓展為模板，套用到其他一維納米材料的合成設計與最佳化領域。（1）以ZnO納米棒為模板合成CeO2納米管陣列，實現了不同密度的CeO2納米管陣列的可控合成。通過引入堇青石蜂窩載體，成功將CeO2納米管直接合成在堇青石孔道內表面，並進行了汽車尾氣三效催化性能研究。結果表明，CeO2納米管結構相比顆粒薄膜表現出更好的低溫三效催化性能。（2）以ZnO納米棒為模板合成CoO-ZnO複合材料納米管/納米柱結構。系統研究了不同硝酸鈷溶液濃度對複合材料結構形貌的影響，將合成的管狀及片層柱狀結構作為鋰電池負極材料，進行了鋰離子電池的性能研究。結果顯示，片層柱狀結構表現出良好的循環穩定性和較高的儲鋰容量。（3）以半焦、活性半焦、以及活性炭為基底，採用水熱法和模板法製備煙氣淨化材料，通過模板水熱合成的氧化鈰納米管陣列材料微觀結構、物理化學性質、脫硫性能，獲得了良好的脫硫性能，而且，基底材料從活性炭到半焦，可大幅降低脫硫劑的成本，同時半焦又具有很好的強度，這為乾法煙氣淨化技術提供了實驗和理論支撐。（4）以此為基礎，通過對活性半焦負載錳氧化物納米結構材料及其煙氣低溫SCR脫硝性能和機理研究，獲得了MnOx 納米材料負載活性半焦（MnOx NW/ASC）的新型脫硝劑，在NH3選擇性催化還原NO的表現了良好的催化性能。 通過本項目的研究，為ZnO模板法套用於新型納米陣列材料的製備、納米材料負載活性半焦新型脫硫劑和脫硝劑材料的化套用提供了依據，套用前景廣闊。
