Синтез, физико-химические свойства и применение твёрдых растворов Zr0,5Ce0,4Ln0,1Ox

• Автор: Машковцев, Максим Алексеевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Применение материалов на основе оксида церия в составе

автомобильных катализаторов

1.2 Эволюция материалов на основе оксида церия

1.3 Структурные свойства твёрдых растворов на основе оксидов

церия и циркония

1.4 Влияние добавки РЗЭ на физико-химические свойства твёрдых растворов Се02^гОг

1.5 Методы синтеза твердых растворов на основе оксидов церия и циркония

1.6 Цель и задачи исследования

2 ЭКСПЕРЕМЕНТА ЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Методики приготовления образцов
2.2 Синтез блочных образцов для измерения динамической
кислородной ёмкости
2.3 Методы исследования и методики анализа
3 ПРИМЕНЕНИЕМ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ
СИНТЕЗА ТВЁРДОГО РАСТВОРАТ гг015Сео,4Еао,о5Уо,о50х
3.1 Влияния степени окисления церия на физико-химические
свойства системы 2го,5Сео,4Еао,о5¥о,о50х
3.2 Зависимость удельной поверхностьи системы
2го,5Сео>4Еа0;о5Уо,о5Ох ОТ длительности и температуры гидротермальной обработки
3.3 Применение процедуры механического диспергирования для
увеличения удельной поверхности системы Его^Сео АаоозУодеОх

3.4 Влияние условий осаждения при одновременной подаче реагентов на удельную поверхность системы Zro.5Ceo.4Y|) 05Ьао,о50х, синтезированной с применением механохимического диспергирования и гидротермальной обработки
3.5 Выводы к главе
4 ПРИМЕНЕНИЕ ТВЁРДОГО РАСТВОРА
гго.зСАиУо.озГао.оэОх В СОСТАЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ
КАТАЛИЗАТОРОВ
4.1 Принципиальная технологическая схема получения твёрдого раствора Zro.5Ceo.4Y одаКао.обОх
4.2 Испытание твёрдого раствора Zr0.5Ce0.4Y0.05La0.05Ox в качестве 08С-материала в составе модельных автомобильных катализаторов
4.3 Выводы к главе
5 ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ РЗЭ (У, Ьа, N6) НА ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ Zro.5Ceo.4Lno.1Ox.
5.1 Изучение структурных СВОЙСТВ системы Zro.5Ceo.4Lno.1Ox
5.2 Исследование характеристик поверхности системы
Zro.5Ceo.4Lno.1Ox
5.3 Влияние добавки РЗЭ на окислительно-восстановительные свойства системы Zro.5Geo.4Lno.1Ox;;-.;: ;
5.4 Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Автомобильный транспорт является основным источником техногенного загрязнения атмосферы городов. Многочисленные исследования убедительно показывают взаимосвязь многих заболеваний с загрязненностью атмосферы.
В процессе сгорания топлива в двигателе с искровым зажиганием образуются три основных группы загрязняющих компонентов: оксиды азота, монооксид углерода и несгоревшие углеводороды. Для очистки выхлопных газов используются системы каталитической очистки, которые обеспечивают одновременную конверсию загрязнений различных групп в безопасные вещества: воду, азот и углекислый газ. Материалы на основе оксида церия являются неотъемлемой частью данных каталитических систем, так как они способны накапливать и высвобождать кислород из своей кристаллической решетки и тем самым поддерживать соотношение окислителей и восстановителей в газовой фазе близким к стехиометрическому. Благодаря этому компенсируется нестабильность работы двигателя и достигается возможность одновременного эффективного протекания реакций окисления и восстановления загрязняющих компонентов.
Планомерное ужесточение экологических норм, регламентирующих содержание вредных веществ в выхлопных газах автомобилей, стимулирует процесс непрерывного совершенствования катализаторов [1]. Данное -- — ужесточение выражается в сокращении предельно допустимых значений эмиссии вредных веществ в течение ездового цикла и в требовании увеличение срока службы катализаторов. На сегодняшний день наиболее эффективным решением для снижения эмиссии загрязнений бензиновых автомобилей признано максимальное приближение катализатора к выпускному коллектору двигателя. Данный прием позволяет быстро довести катализатор до рабочей температуры и сократить эмиссию токсичных веществ в первые минуты работы двигателя. Однако при этом температура

Приготовленный образец обозначили УЬа-2-5-500, где 2 - шифр метода синтеза, 5 - время гидротермальной обработки в сутках, 500 - температура финишной прокалки материала.
2.1.5 Синтез композиции с использованием пероксида водорода и с различной длительностью и температурой гидротермальной обработки
Для синтеза оксидной системы ггодСеодУодзЬадобОхС использованием пероксида водорода брали те же исходные соединения, что и в первом случае. Для получения суспензии гидроксидов также использовали метод прямого осаждения аммиаком. Концентрация раствора по сумме оксидов осталась неизменной и составила 80 г/л. Осаждение, как и в предыдущем примере, заканчивали при достижении pH суспензии значения 10. Однако после завершения осаждения в суспензию добавляли двукратный избыток пероксида водорода из расчёта на окисление всего церия по реакции:
2Се(ОН)3 + Н202 —»2Се02»2Н20 (2.1)
После добавления пероксида водорода суспензия изменила цвет от светло-фиолетового до желто-коричневого, что свидетельствует об образовании пероксогидроксидов церия 4+ [97, стр. 56], которые являются промежуточными соединениями в процессе окисления церия в щелочной среде. После двухчасовой выдержки при перемешивании суспензия становиться жёлтой, что свидетельствует о завершении процесса окисления. Данную суспензию разделили на части и перемещали в герметичную ёмкость для проведения гидротермальной обработки при температуре 100°С в течение различного времени. После завершения гидротермальной обработки порции суспензий гидроксидов фильтровали, обрабатывали изопропиловым спиртом, сушили и прокаливали, как описано в предыдущем примере. Приготовленные образцы обозначили УЪа-3-0-500, УЬа-З-0,25-500, УЬа-З-0,5-500, УЬа-З-1-500, УЬа-3-2-500, Ъа-3-5-500 и УЬа-3-10-500, где 3 - шифр метода синтеза в