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内蒙古科技进步二等奖—稀土氧化物超细粒子用于燃烧催化剂的研究

白雪教授(简介附后)完成的稀土氧化物超细粒子用于燃烧催化剂的研究荣获2006年度内蒙古自治区科技进步二等奖。

内蒙古稀土资源丰富,然而仍以出售原材料为主,在原料的深加工利用方面亟待进行深入、系统的研究工作。稀土氧化物超细粒子的研究是拓宽稀土应用领域的一个突破口。因此,本项目针对在催化领域颇具应用潜力的钙钛矿型复合氧化物(PTO)和铈基氧化物而展开。

研究内容包括以下几个方面:

1.钙钛矿型稀土复合氧化物(PTO)超细粒子的研究

本项目针对大比表面积的钙钛矿型复合氧化物(PTO)制备存在的问题,合成了PTO超细粒子,并研究了掺杂离子对PTO超细粒子的影响,同时就结构-催化性能的关系等进行了研究。发现掺杂离子能显著提高PTO超细粒子的热稳定性,且单位表面的催化活性也显著提高。

2.高储氧量铈、锆氧化物固溶体的制备及其应用研究

“稀燃”条件下氮氧化物的净化是提高燃料利用率、降低污染和二氧化碳排放所面临的一个非常重要的问题,目前国内外尚未发现有效地解决方法。本项目采用共沉淀、溶胶-凝胶和超临界干燥等方法制备了铈、锆氧化物固溶体。在对其结构和储氧性能、催化性能等进行了理论研究的基础上。研究出了一种制备大比表面积、高储氧量铈、锆氧化物固溶体的新方法。在“稀燃”条件下制备的催化剂具有对氮氧化物还原活性高的特点。

3.铈基氧化物超细粒子担载非贵金属催化剂的研究

本项目从理论方面研究了氧化铈和经修饰的氧化铈气凝胶的制备规律、氧化铈气凝胶担载的铜、锰和钴催化剂对CO和CH4的催化行为和催化剂结构与性能的关系。发现氧化铈气凝胶担载的铜催化剂具有高催化氧化活性,催化剂中在室温易被氧化的铜为活性组分等。

4.稀土氧化物超细粒子的制备

本项目开发出一种制备稀土氧化物超细粒子的新方法—相转移法,该方法成本低、设备投资少,所得产品粒度分布均匀,粒径可控制在几百或几十纳米。

5.汽车尾气净化催化剂用金属载体研究

本项目扎制出0.09—0.10mm厚金属载体带,研究了金属(FeCrAl可含Y或Ni)载体表面氧化铝膜的形成规律和机理以及氧化铝与金属载体的相互作用。发现金属载体中添加稀土可有效提高氧化铝的结合强度,金属载体经适当的磷化处理可显著提高其表面氧化铝膜的致密度和与金属载体的结合强度,并提出了相应的机理。

整个研究工作难度大难点多,涉及学科多;研究工作系统、完整,试验设计严密,试验方法得当、试验数据可靠。具有重要的学术价值和应用前景,总体上该研究工作处于国内领先、国际先进水平。作为一项应用基础理论研究,该项目对推动稀土类催化剂的发展有很重要的学术意义和应用价值,对我国稀土资源的开发利用有较重要的意义。该技术成果拓宽了稀土应用的新领域,对我区稀土资源的综合利用提供了先进的高新技术,将对改变我区稀土方面长期以来没有高新技术产品,只出售稀土原料的现状具有价值。通过该项目的研究,在国际有影响的学术期刊“Catalysis. Today”、 “Chemical Engineering Journal”、“Journal of the European Ceramic Society”、“React. Kinet. Catal. Lett”等以及国内重要期刊发表有价值的学术论文40余篇(其中有16篇被SCI收录,多篇为EI收录),申请发明专利5项(其中2项已获得授权);以上成果被学术界公认,并被广泛引用(国内外学术论文引用达100余次) 。

附:白雪教授简介

白雪教授(图中)1987年毕业于大连轻工业学院,2002年获内蒙古工业大学硕士学位。2002年成为我校硕士生导师。主要研究领域:稀土催化催化剂及无机材料的制工作。先后主持、参与并完成的科研课题有:国家自然科学基金项目“氢气中一氧化碳选择氧化的铈基催化剂研究”,国家自然科学基金项目“稀土氧化物超细粒子用于燃烧催化剂的研究”,国家自然科学基金项目“具有储氧功能的堇青石基复合陶瓷催化载体材料的研究”,内蒙古自然科学基金项目“整体式铈基催化剂的研制及其对CO选择氧化的性能研究”,内蒙古自然科学基金项目“硅氢双原子簇结构、热化学和动力学性质的研究”等。2003年以来,完成的研究成果:“稀土氧化物超细粒子用于燃烧催化剂的研究”项目,获得2003年度内蒙古工业大学科技进步一等奖,获内蒙古自治区2006年度科技进步二等奖;“大比表面积高储氧量铈锆基复合氧化物的制备”、“稀土氧化物超细粒子用于燃烧催化剂的研究”项目等其他四个项目通过内蒙科委组织的专家鉴定。在国内外重要学术刊物上发表论文共20余篇,其中10篇被SCI收录。获发明专利1项。
(校党委宣传部)

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