3DOM锰系钙钛矿催化氧化碳烟颗粒的性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1 课题背景

1．1 碳烟颗粒的主要来源

柴油发动机由于具有高功率、低油耗和低co₂排放等特性，除在重型车和工程机械上广泛应用外，在轻型车和轿车上的应用也日益增多。目前柴油车在欧洲乘用车市场占有率已经超过50％。我国最先推出的柴油轿车是大众旗下的捷达sdi(2003)、宝来tdi和奥迪a6 tdi(2004)，其后华泰推出了新圣达菲2．0柴油suv(2009)，极大地推动了柴油车的快速发展。与汽油机相比，柴油机燃烧室中高的空气压缩比以及高的o含量可以提高燃料的经济性，降低co₂和hcs的排放。但是，在这种条件下，会产生大量的氮氧化物(no_x)和碳烟颗粒。其中，碳烟颗粒可以吸附各种金属粉尘、强致癌物苯并芘和病原微生物等，并随呼吸进入人体肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系统疾病，对大气环境和人类健康造成严重的危害。为了控制柴油车尾气中碳烟颗粒的排放，各国政府逐步实施越来越严格的法规限定柴油车尾气中碳烟颗粒的排放。中国的汽车排放标准是参照欧洲的排放标准制定的，我国目前执行的国3标准相当于欧3标准，国4(欧4)标准不久也将实施。^[1]我们可以期望在国4标准实施后，污染物的排放会大大降低。前不久，柴静的《穹顶之下》已经显露出我国雾霾的严重性，虽然网友对其褒贬不一，但是值得肯定的是：雾霾下的中国，人们的生活变得灰暗。而雾霾中有一部分是因柴油机燃烧产生的，因此，找到降低碳烟颗粒排放的产品已刻不容缓。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段

柴油机尾气排放的主要污染物碳烟颗粒（PM）是PM2.5的重要来源之一，给环境和人类健康带来严重危害，必须限制其排放。近年国内在柴油车尾气净化技术方面开展了大量研究，如张桂臻等研究了不同系列碱金属改性的过渡金属氧化物催化剂，采用原位UV-Raman 光谱考察了V₄ /TiO₂和V₄ /ZrO₂催化剂对柴油车碳烟催化燃烧的真实反应状态；孙红等研究钙钛矿型氧化物( ABO₃) 四效催化剂以及AB 位元素替代对柴油车尾气净化效果的影响。

本课题研究了三维有序大孔镧锰钙钛矿催化剂的制备方法及对柴油车尾气净化效果的影响。课题拟采用胶体晶体模板法制备一系列三维有序大孔镧锰钙钛矿催化剂，考察不同的B位元素部分取代对催化剂催化氧化炭黑颗粒的影响，通过实验测定催化碳烟的活性效果，并对其进行评估。并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射（XRD）、投射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）等表征手段对所制备的催化剂进行分析。