近日，《雲(yún)南省人民政府關(guān)于2020年度科學(xué)技術(shù)獎勵的決定》正式發(fā)布，共授予該省科學(xué)技術(shù)獎175項（人）。值得一提的是，“鈰基稀土儲氧催化材料的構(gòu)建與性能調(diào)控”項目成果獲得雲(yún)南省自然科學(xué)獎特等獎。鈰基稀土儲氧材料的使用可實現(xiàn)貴金屬減量化，而催化劑成本降低30%至40%，因而更適合應(yīng)用于汽車尾氣治理和工廠有害氣體排放治理。
昆明理工大學(xué)校長王華介紹，鑭、鈰等輕稀土氧化物及複合氧化物具有優(yōu)異的儲氧性能，已被廣泛應(yīng)用于汽車尾氣催化淨(jìng)化和化學(xué)鏈技術(shù)。儘管國際學(xué)術(shù)界對稀土儲氧材料進行了大量研究，但在材料設(shè)計、性能調(diào)控和反應(yīng)機理方面還存在許多難題。
一是材料設(shè)計理念沒有突破，大多限制于摻雜和負載等方法；二是儲氧—催化功能無法實現(xiàn)有機耦合，儲氧材料參與催化反應(yīng)的機理認(rèn)識不清；三是儲氧量與穩(wěn)定性無法兼?zhèn)洌瑐鹘y(tǒng)儲氧材料無法滿足化學(xué)鏈技術(shù)高溫運行的要求。
針對儲氧材料存在的問題，昆明理工大學(xué)研究者另闢蹊徑。其中，自誘導(dǎo)界面提升氧遷移率與活化能力；界面氧通道提升儲氧量和氧化還原穩(wěn)定性；界面缺陷提升熱穩(wěn)定性和選擇性。通過界面調(diào)控，滿足了高溫儲氧材料兼顧儲氧量與穩(wěn)定性、耦合儲氧與催化功能、調(diào)控氧遷移與選擇性的設(shè)計要求。
摻雜變價金屬離子形成固溶液是大幅提升稀土儲氧材料儲氧量的常用方法，然而變價離子摻雜引起的嚴(yán)重晶格畸變和離子價態(tài)變化容易削弱其高溫?zé)岱€(wěn)定性。與傳統(tǒng)的固溶體型儲氧材料不同，項目組提出通過異質(zhì)氧化物界面的相互作用，提升晶格氧遷移速率和材料熱穩(wěn)定性的儲氧性能調(diào)控新思路，解決了儲氧材料活性和穩(wěn)定性難以協(xié)調(diào)的難題，闡釋了異物氧化物間界面耦合活化位與氧離子通道效應(yīng)的作用機制，建立界面驅(qū)動的複合儲氧材料製備新方法。
王華介紹，攻破了系列技術(shù)難題，項目構(gòu)築了適用于化學(xué)鏈技術(shù)的新型高活性氧載體，開發(fā)的新型輕稀土儲氧材料獲國際同行廣泛認(rèn)可，且已産業(yè)化應(yīng)用。
