堿土金屬摻雜對鈰鋯固溶體結構及儲放氧性能影響的研究.pdf

1、本文主要研究鈰鋯固溶體的堿土金屬摻雜改性，以改善材料的儲放氧性能。研究了鈰基儲氧材料的反相微乳法制備工藝的優(yōu)化，分別研究了四種堿土金屬元素摻雜對鈰鋯固溶體的結構及性能的影響，研究了改性前后儲氧材料與貴金屬之間的相互作用，并分析了儲放氧機理。主要內(nèi)容如下： ⑴通過繪制反相微乳體系的擬三元相圖、采用TG-DTA、原位XRD等方法優(yōu)化了鈰鋯固溶體的制備工藝。并對反相微乳法與溶膠凝膠法制備的樣品進行了結構和性能的比較，反相微乳法制備的樣

2、品具有更大的比表面積，更高的晶相純度及氧化還原性能。 ⑵系統(tǒng)研究了Mg、Ca、Sr、Ba四種摻雜劑及不同摻雜濃度對Ce0.67Zr0.33O2的物相結構和儲放氧性能的影響。堿土金屬摻雜可提高Ce0.67Zr0.33O2的均相性及結構熱穩(wěn)定性，其中Ca和Sr具有適宜的離子半徑，可進入Ce0.67Zr0.33O2晶格形成三元固溶體，基于半徑效應和電價平衡效應在面心立方結構的晶體中產(chǎn)生晶格缺陷和氧空位，從而提高體相和表面氧的擴散和遷移

3、性能。Mg的離子半徑較小，Ba的離子半徑較大，均無法以陽離子取代方式進入Ce0.67Zr0.33O2晶格，對其儲放氧性能無明顯的改善作用。 ⑶采用TPR、動態(tài)OSC和CO脈沖等實驗方法，并對測試前后的樣品進行FTIR、Raman及TG-DTA等表征，推斷鈰基儲氧材料的儲放氧機理。儲放氧過程中主要有表面氧、近表層晶格氧以及體相氧三個氧種參與，OSC過程中的反應遵循L-H機理，此外儲放氧過程中發(fā)生了CO的歧化反應。 ⑷以堿土

4、金屬改性的Ce0.67Zr0.33O2為載體，負載貴金屬Pd(0.5wt％)后進行高溫氧化還原處理，采用H2-TPR、三效催化性能評價對樣品進行表征，以考察堿土金屬改性對于鈰鋯固溶體與貴金屬Pd之間相互作用的影響。結果表明，堿土金屬摻雜對于Pd與CZ的相互作用有很大影響，主要取決于摻雜劑種類和摻雜濃度，這種相互作用的改變進而對于催化劑的三效催化活性也產(chǎn)生了一定的作用，Sr摻雜改性后的儲氧材料與貴金屬存在較強的相互作用，可顯著提高CO、C