发布时间 : 星期四 文章国家自然科学基金申请书（王刚）更新完毕开始阅读56e246c7a1c7aa00b52acba0
覆活性 Al2O3后，再负载贵金属，亦即将ＮＺＰ族磷酸盐材料开发成 Al2O3／ＮＺＰ族材料复合载体。研究内容以方案一为主，方案二作为候补方案，如果研究结果证实 NZP族材料直接担负贵金属其活性不能满足要求，则再按照方案二继续进行研究。
3.1方案一研究方法、技术路线和实验手段
3.1.1研究方法、技术路线和实验手段
3.1.2磷酸盐载体的制备与表征
用共沉淀法分别制备具有零膨胀特性和低热膨胀特性的 6种不同组成 NZP族磷酸盐陶瓷粉体 Ca1-xBaxZr4P6O24(x=0、0.15、1.0，简称 CBZP）和 Sr1-xK2xZr4P6O24（x=0、0.5、1.0，简称 SKZP）的前驱体，分别在 800℃、1100℃、1200℃煅烧，得到 6种不同组成的载体。载体表征内容和方法：用 XRD研究不同煅烧温度得到的载体的物相；用 N2吸附 BET容量法测定载体的比表面；用 CCl4法测定载体比孔容；载体形貌用 TEM观察。
3.1.3NZP族磷酸盐载体的修饰和改性载体表面修饰
将一定量的载体浸渍在不同 pH值的硝酸水溶液中保持数小时后滤出、烘干、焙烧，得到不同 pH值溶液修饰的载体。载体的改性：将载体用 Ce(NO3)3溶液浸渍处理，得到经稀土氧化物改性的载体。研究经过修饰和改性的载体对活性组分物相结构、分散度以及载体与活性组分间相互作用的影响。
3.1.4负载型贵金属催化剂制备及表征
制备方法：采用常规分步浸渍法，将制备的 6种载体分别用一定浓度的 Pt、Rh、Pd的盐溶液浸渍，然后在 120℃下烘干，空气中 500℃焙烧 2小时，再经过 450℃下 H2还原 1小时，得到负载 Pt-Rh-Pd的贵金属催化剂。表征的内容及方法：用 XRD测定催化剂本体的物相结构；用 EPMA测定催化剂本体的化学组成；催化剂表面的物相组成用 XPS测定；采用化学吸附测定活性表面积；用 NH3-TPD表征催化剂的表面酸性；用 H2-TPR表征催化剂还原性；通过电子显微镜观察贵金属在载体表面的分散度。
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3.1.5催化剂三效转化活性检验
以 CO、HC、NOX三种大气污染物的催化氧化反应为模型反应，检验三元贵金属催化剂的三效转化活性。模型反应气体：含 0.1% ；NO，1.5% ；CO，0.15% ；C3H6和一定含量； O2（使原料气的氧化还原当量比数 S=1），以 N2作为平衡气；活性检验装置：专用的多路固定床连续流动小型反应器；测试内容：不同载体上 Pt-Rh-Pd三元催化剂的三效转化率随反应温度的变化关系；气体产物分析方法：CO用 GC-102型气相色谱仪热导检测（TCD），C3H6用 SC-6型色谱仪氢焰检测（FID），NO和 NO2用 8840型化学发光式氮氧化物分析器检测。
3.2方案二研究方法、技术路线和实验手段
3.2.1网眼多孔 NZP族磷酸盐陶瓷坯体的制备
采用有机泡沫浸渍工艺制备具有三维网状骨架结构的高气孔率多孔 NZP族磷酸盐陶瓷作为复合载体的基底。网眼多孔陶瓷的成型分两个阶段：第一阶段用共沉淀法制备 NZP族磷酸盐陶瓷粉体 SKZP和 CBZP的前驱体料浆，采用有机泡沫浸渍工艺，选择具有贯通气孔的软质聚氨酯海绵作为骨架，用制备好的高粘度磷酸盐浆料浸渍有机泡沫体，挤出多余的浆料，在室温下养护 24小时，然后在约 100℃下干燥 12小时，干燥后的试样在 600℃下烧掉有机泡沫体，并继续在 800℃对素坯进行预烧，得到网眼预制体；第二阶段用粘度较低的相同组成的磷酸盐浆料对网眼预制体进行涂覆-干燥-涂覆处理，然后在 1300℃烧结成型，得到组成为 SKZP和 CBZP的抗热震多孔 NZP族磷酸盐陶瓷。
3.2.2Al2O3/SKZP、Al2O3/CBZP复合载体的制备
将网眼多孔 NZP族陶瓷坯体浸渍在 Al2O3悬浮液浆料中,形成水合 Al2O3包覆在网眼陶瓷表面，干燥后在 450℃下焙烧处理，使水合 Al2O3转化为γ-Al2O3，获得 Al2O3/SKZP和 Al2O3/CBZP复合载体，复合载体的孔结构通过 SEM进行观察。
3.2.3 Al2O3/SKZP复合载体的抗热震性能检验
将所制备的复合载体置于 1000℃高温下烘烤一段时间后，再在室温下冷却，如此反复多次，直至载体表面出现裂纹，用反复热震的次衡量载体的抗热震性能，并与现在使用的 Al2O3/堇青石复合载体的抗热震性能进行比较。
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3.2.4 三效贵金属催化剂制备及活性检验
采用分步浸渍法，分别用 Pt-Rh-Pd的盐溶液对已经制备好的复合载体进行分步浸渍，然后烘干、焙烧、H2还原，得到网眼多孔复合载体负载的三效贵金属催化剂。用 CO、HC、NOX的催化氧化反应对所制备的 Pt-Rh-Pd/γ-Al2O3/SKZP和Pt-Rh-Pd/ γ -Al2O3/CBZP催化剂的三效转化活性进行检验，与现在已经实际应用的 Pt-Rh-Pd/Al2O3/堇青石催化剂的活性进行对比。针对实际应用的活性检验必要时可以委托昆明铂业公司（原昆明贵金属研究所）直接用机动车排放的尾气在试验装置上进行，该公司目前是以进口的蜂窝状堇青石涂覆活性 Al2O3的复合载体负载贵金属生产净化汽车尾气的三效催化剂。
4 年度研究计划及预期研究结果
4.1年度计划安排
2013年 1月～2004年 12月：资料检索和进行预实验，在此基础上设计详细的实验方案，完成载体制备、表征，撰写阶段性研究论文；2014年 1月～2005年 12月：进行载体表面修饰、改性和催化剂的制备及表征研究，完成载体的初步筛选，撰写和发表阶段性研究论文；2014年 1月～2006年 12月：在初步筛选载体的基础上，进一步制备三元贵金属催化剂，进行催化剂的三效活性检验，完成载体的最后筛选，确定合适的载体组成及其制备、修饰和改性条件，综合实验结果，进行理论总结并写出综合研究报告，发表文章，申请专利，结题验收。
4.2预期研究成果
（1）用共沉淀法制备 6种具有零膨胀或低热膨胀特性的 NZP族磷酸盐载体材料，完成载体的表征，确定制备条件；（2）完成载体的表面修饰和改性研究，确定合适的载体表面修饰和改性方法；
（3）用浸渍法制备出以 Pt、Rh、Pd为活性组分，以磷酸盐材料为载体的负载型催化剂；完成催化剂的表征和活性检验，获得载体性质与活性组分形态及催化活性的关系；
（4）筛选出能赋予贵金属催化剂良好活性和良好抗热震性能的载体，确定这种载体的组成、制备条件、表面修饰及改性方法，为负载型贵金属催化剂设计提供新的抗热震载体材料；
（5）根据研究成果发表论文 1篇，申请专利 1至 2项。
主要参考文献：
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