甲醇汽車尾氣凈化單原子Pd1/Ce1-xLaxO2催化劑的研究

新能源與節能環保

一、項目進展

創意計劃階段

二、負責人及成員

姓名	學院/所學專業	入學/畢業時間	學號
宋兆華	化學化工學院	2018.09-2022.06	201831045132

三、指導教師

姓名	學院/所學專業	職務/職稱	研究方向
陳永東	化學化工學院	教授	能源催化，環境催化

四、項目簡介

針對甲醇汽車尾氣凈化催化劑貴金屬Pd用量大、甲醇深度氧化起燃溫度高等問題，本項目擬以Ce1-xLaxO2為載體，采用光化學還原法制備Pd1/Ce1-xLaxO2單原子催化劑，并將其涂覆在蜂窩陶瓷上制成整體式催化劑，考察其甲醇深度氧化性能；并利用XRD、XPS、TEM、球差校正高角環形暗場掃描透射電鏡（AC-HAADF-STEM）、X射線吸收精細結構（XAFS）等技術對載體及催化劑進行系統表征，揭示載體晶相、尺寸、形貌對Pd1/Ce1-xLaxO2界面結構的影響規律；結合動力學研究，建立Pd1/Ce1-xLaxO2界面結構—催化性能之間的構-效關系；為設計和開發新型高效低貴金屬甲醇汽車尾氣凈化催化劑提供理論指導和實踐基礎。

成果類別	成果名稱	相關團隊成員	相關指導老師
實用新型專利	一種基于水熱法制備鈰基復合氧化物的反應裝置	劉昕曄，宋兆華，鐘靈瓊，景文江	陳永東

通過對該課題的研究，我們制備出了貴金屬高度分散在氧化物載體上的一系列Pd1/Ce1-xLaxO2催化劑，該催化劑除了具有優異的甲醇低溫深度氧化性能外，對于甲醇汽油車尾氣中C3H8、NO、CO等常規污染物也具有優異的催化氧化效果，能夠滿足甲醇汽油車尾氣低溫起燃的需求。在未來一段時間后將該催化劑應用于甲醇汽油車尾氣凈化等領域中，將會產生很好的節能減排效果，必將會產生巨大的社會效益和經濟效益。

制備了貴金屬高度分散在氧化物載體上的一系列Pd1/Ce1-xLaxO2催化劑，經過表征測試發現該系列的催化劑含有大量的氧缺陷，對于甲醇低溫氧化反應能產生優異的反應性能，在較低的貴金屬Pd負載量（0.4 wt%）下展現出遠低于文獻報道的甲醇低溫氧化活性。通過模擬真實狀態下尾氣組分及發動機工況，對所制備的催化劑進行測試，發現摻雜后顯著提升催化活性，同時研究出最佳摻雜比例。因此，本項目不僅對于實際問題探索出了可行方案，同時通過多種表征，對其摻雜優化的反應機理合理的解釋。與傳統催化劑相比，該催化劑大大降低了貴金屬的用量，在節約成本的同時又提高了催化活性，為今后甲醇能源汽車的應用及推廣奠定基礎。