论文摘要
机动车尾气排放造成的污染是国际社会倍受关注的问题,开发应用具有自主产权的机动车尾气净化材料与技术是我国控制城市大气污染的重要举措。本研究采用“超声波膜扩散”法制备了（LnO2）x―（ZrO2）1-x（Ln=Ce,Pr,Tb）的储氧材料,通过热重（TG）、微分扫描热分析（DSC）、和XRD对其固溶体的形成与结构特征进行了研究,并对其储氧量、吸脱附实验、热稳定性、催化特性、抗老化性能进行了的测量。以及电导率的性能进行测试。实验结果表明,（PrO2）x-（ZrO2）1-x和（TbO2）x-（ZrO2）1-x的固溶体均显示出萤石型立方结构。与（CeO2）x-（ZrO2）1-x的新鲜固溶体具有最大储氧量相对应的成分（CeO2）0.6-（ZrO2）0.4比较,（PrO2）0.8-（ZrO2）0.2和（TbO2）0.9-（ZrO2）0.1具有最大的储氧量;且老化处理后的储氧材料（PrO2）x-（ZrO2）1-x和（TbO2）x-（ZrO2）1-x（x=0.4-0.8）的储氧量均比（CeO2）0.6-（ZrO2）0.4优越;同时（PrO2）x-（ZrO2）1-x和（TbO2）x-（ZrO2）1-x（x=0.7,0.8）显示出越老化其储氧越高的特殊属性。其热稳定性比传统的储氧材料更加优越。吸脱附实验结果表明,新鲜试样和老化处理后的（PrO2）x-（ZrO2）1-x和（TbO2）x-（ZrO2）1-x的吸附和脱附速度及吸附和脱附的量均比（CeO2）x-（ZrO2）1-x要大。初步的储氧量、吸脱附实验、热稳定性、催化活性和抗老化性能的测试比较表明,（PrO2）x-（ZrO2）1-x和（TbO2）x-（ZrO2）1-x显示出性能优于（CeO2）x-（ZrO2）1-x并可以作为取代传统三元催化材料（CeO2）x-（ZrO2）1-x的重要候选材料。储氧催化材料1wt% Pt-（LnO2）0.4-（ZrO2）0.6 （Ln = Ce, Pr, Tb）中,除新鲜（PrO2）0.4-（ZrO2）0.6和老化处理后（TbO2）0.4-（ZrO2）0.6显示对CH催化活性低劣外,二者其它新鲜和老化状态下的催化活性均优于（CeO2）0.4-（ZrO2）0.6。通过对储氧材料的交流阻抗的测试解决了储氧材料氧的存储、传输、吸附/脱附、和氧化/还原能力与储氧材料的点阵缺陷和非化学比相互对应的科学关系,不但解决本学术领域最前沿的这一关键科学难题,同时为三元催化材料和技术的发展开出新路。结果表明,储氧反应是从试样的晶粒内部的点阵缺陷开始,而氧的脱附反应则是从晶界表面的缺陷开始。