大孔钙钛矿复合氧化物用于柴油碳烟催化燃烧

大孔钙钛矿复合氧化物用于柴油碳烟催化燃烧?

张桂臻，整塞”，刘坚，徐俊峰，?郑建雄，段爱军，姜桂元

（中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京１０２２４９）

关键词：无序大孔，三维有序大孔，钙钛矿复合氧化物，柴油碳烟，催化燃烧

碳烟颗粒物是柴油车尾气排放的最严重的污染物之一，对城市环境和人类健康造成了很大的威胁。过滤器与氧化催化剂的结合是一种有效消除柴油碳烟污染的关键技术。柴油车尾气排放碳烟的催化燃烧反应是一个气．固．固三相复杂催化反应过程。催化剂的催化活性不仅与氧化物催化剂的氧化还原性能密切相关，同时还与固体催化剂和碳烟颗粒的接触程度有关。钙钛矿型复合氧化物对于碳烟的催化燃烧具有较好的催化活性，本课题组前期【１一ｑ采用柠檬酸络合燃烧法制备了纳米超细微粒Ｍｎ基【ｌ－２］、Ｃｏ基１３１、Ｆｅ基【４】钙钛矿型复合氧化物催化剂，使柴油碳烟在松散接触条件下的燃烧峰温低于３８０℃，与目前世界上报道的催化活性最好的担载Ｐｔ系贵金属催化剂的活性相当，具有良好的应用前景。纳米超细微粒催化剂，可以改善催化剂与碳颗粒的接触性能，但是它们的孔径小于１０ｎｍ，而碳烟颗粒物的粒径一般大于２５ｎｍ，很难以进入催化剂孔道内反应，只能和催化剂的外表面接触，导致催化剂的活性比表面积利用率较低。如果催化剂的孔径足够大，碳烟则可以扩散进入催化剂的内部孔道进行反应，促进了碳烟和催化剂之间的接触，使柴油碳烟燃烧温度大大降低。为进一步提高活性和催化剂的表面利用率，本课题组采用有机络合和溶液燃烧相结合的方法制备了大孔钙钛矿Ｌａｌ鄹０１．ｙＦｅｙ０３，并用于柴油碳烟催化燃烧，获得了较好的催化效果１５．６Ｊ。但是无序大孔催化剂的孔道不是完全开放的孔道，对于碳烟在其孔道内的扩散有一定的阻碍作用。三维有序大孔材料具有孔径大且分布均匀，孔道排列整齐有序的特点，与其它多孔材料相比，其完全开放的孔道结构有利于反应物分子从各个方向进入孔内，降低物质扩散阻力。本研究采用胶体晶体模板法制备了３ＤＯＭ钙钛矿复合氧化物Ｌａｌ唯ＫｘＭ０３（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ），并用于柴油碳烟催化燃烧，使碳烟燃烧温度进一步降低。

以粒径为４４０ｎｍ的ＰＭＭＡ胶体晶体为模板，以硝酸盐的乙二醇．甲醇溶液为前驱体溶液，６５０℃焙烧得到两大系列３ＤＯＭＬａｌ嚷ＫｘＭ０３（Ｍ＝Ｆｅ，Ｍｎ）钙钛矿型复合氧化物催化剂，并采用ＳＥＭ、ＸＲＤ等手段对其形貌和结构进行表征，表征结果表明Ｌａｌ－ｘＫｘＦｅ０３复合氧化物均形成钙钛矿结构，且无杂相生成。但对于ＬａＩ．ｘＫｘＭｎ０３，所有样品均形成了钙钛矿结构，当Ｋ取代量ｘ＝０．２５，０．３时，有杂相生成，归属为Ｋ２Ｍｎ０４的特征衍射峰。ＳＥＭ表征结果表明所得Ｌａｌ．ｘＫｘＦｅ０３具有三维有序大孔结构，孔型规则、孔径一致、’图家自然科学基金资助项目（２０８３３０１１，２０８０３０９３），８６３计划（２００６ＡＡ０６２３４６）

”通讯联系人：赵震（１９６４－），男，教授，博士生导师，主要从事环境催化、石油化工及表面化学方面的研究；联系方式：０１０－－８９７３１５８６，ｚｈｅｎｚｈａｏ＠ｃｕＤ．ｅｄｕ．ｃｎ