甲醇汽车尾气净化单原子Pd1/Ce1-xLaxO2催化剂的研究

一、项目进展

创意计划阶段

二、负责人及成员

姓名	学院/所学专业	入学/毕业时间	学号
宋兆华	化学化工学院	2018.09-2022.06	201831045132

三、指导教师

姓名	学院/所学专业	职务/职称	研究方向
陈永东	化学化工学院	教授	能源催化，环境催化

四、项目简介

针对甲醇汽车尾气净化催化剂贵金属Pd用量大、甲醇深度氧化起燃温度高等问题，本项目拟以Ce1-xLaxO2为载体，采用光化学还原法制备Pd1/Ce1-xLaxO2单原子催化剂，并将其涂覆在蜂窝陶瓷上制成整体式催化剂，考察其甲醇深度氧化性能；并利用XRD、XPS、TEM、球差校正高角环形暗场扫描透射电镜（AC-HAADF-STEM）、X射线吸收精细结构（XAFS）等技术对载体及催化剂进行系统表征，揭示载体晶相、尺寸、形貌对Pd1/Ce1-xLaxO2界面结构的影响规律；结合动力学研究，建立Pd1/Ce1-xLaxO2界面结构—催化性能之间的构-效关系；为设计和开发新型高效低贵金属甲醇汽车尾气净化催化剂提供理论指导和实践基础。

成果类别	成果名称	相关团队成员	相关指导老师
实用新型专利	一种基于水热法制备铈基复合氧化物的反应装置	刘昕晔，宋兆华，钟灵琼，景文江	陈永东

通过对该课题的研究，我们制备出了贵金属高度分散在氧化物载体上的一系列Pd1/Ce1-xLaxO2催化剂，该催化剂除了具有优异的甲醇低温深度氧化性能外，对于甲醇汽油车尾气中C3H8、NO、CO等常规污染物也具有优异的催化氧化效果，能够满足甲醇汽油车尾气低温起燃的需求。在未来一段时间后将该催化剂应用于甲醇汽油车尾气净化等领域中，将会产生很好的节能减排效果，必将会产生巨大的社会效益和经济效益。

制备了贵金属高度分散在氧化物载体上的一系列Pd1/Ce1-xLaxO2催化剂，经过表征测试发现该系列的催化剂含有大量的氧缺陷，对于甲醇低温氧化反应能产生优异的反应性能，在较低的贵金属Pd负载量（0.4 wt%）下展现出远低于文献报道的甲醇低温氧化活性。通过模拟真实状态下尾气组分及发动机工况，对所制备的催化剂进行测试，发现掺杂后显著提升催化活性，同时研究出最佳掺杂比例。因此，本项目不仅对于实际问题探索出了可行方案，同时通过多种表征，对其掺杂优化的反应机理合理的解释。与传统催化剂相比，该催化剂大大降低了贵金属的用量，在节约成本的同时又提高了催化活性，为今后甲醇能源汽车的应用及推广奠定基础。