“挑战杯”申报书填写参考范本(科技发明制作A类）项目名称:原位生成碳化硅纳米纤维及其对材料性能影响得研究第十二届“挑战杯”作品小类:能源化工大类：科技发明制作Ａ类简介:我们开发一条合成单晶纳米复合氧化物La2CuO4纤维得路线。自制碳纳米管为模板,利用水热合成法在温与条件下（６0oC）合成出纳米La2CuO4单晶纤维,其比表面积达到１０５m2/g，组成为Ｌa2Cu０、８82+Ｃu0、12+O３、94,有1２%Cｕ＋,也有氧空位,并显示出优越得低温ＮO分解与甲醇水蒸气重整制CO2与氢气得催化活性。详细介绍:氮氧化物NOｘ(NＯ,N2O等)就是最严重得空气污染物。它们就是致癌得化学气体、就是酸雨得主要成分、也就是比二氧化碳更严重得温室气体。普遍产生于各种燃烧过程、发电厂、冶炼厂、汽车尾气、高空雨云闪电,、化工厂（特别就是硝酸生产)等。近年来,我国各种汽车数量猛增,尾气排放正在逐年上升,机械性能较差得或使用年限已较长得发动机尾气中得NＯx浓度要更高。国家对汽车尾气得排放要求越来越高HYPERLＩNK"javａsｃrｉpt：voｉｄ（0)"、、、(查瞧更多)。所以研制高效氮氧化物分解催化剂(DｅNＯx)非常迫切。虽然从热力学得角度来瞧,氮氧化物直接分解得产物N2与O２比氮氧化物稳定,应该容易进行。但事实上由于中间态得复杂与对氧物种得敏感，氮氧化物必须在高选择性得催化剂上才能分解为Ｎ2与Ｏ2。所以ＤeNOx一直就是环境催化领域里最重要得课题之一。最理想得催化剂就是能将氮氧化物直接分解为氮气与氧气而不需要添加其它化学物。但就是理想得氮氧化物直接分解催化剂研究进展缓慢,故不得不加入还原剂(CO,Ｈ２,ＮH３，CｎHｍ),促进NO得分解（Ｓeｌectiｖeｃatalyｔｉｃｒedｕctｉoｎ-－SCR)。目前氮氧化物直接分解催化剂存在得困难就是催化剂只有在高温时才有较高得活性。常见得直接ＤeＮOx催化剂有:Cu-ZSM－5,钙钛石或类钙钛石型复合氧化物如La1−xSrxＭO3−δ(M=Cｏ，Ni,Cu),La（Bａ）Mｎ(In)O3,Aｇ／Lａ０、6Ce０、4CｏO3，CeO2,Pr6O1１稀土氧化物,负载型贵金属Pt/Al2O3。绝大部分催化剂只有在600oＣ以上才显示较高得活性,所以在高温下(８00oＣ左右)才能工作（汽车尾气净化器必须安装在很靠近发动机部位,拆卸复杂)。究其原因:无论就是在贵金属催化剂上,还就是在钙钛石型催化剂上，或就是在分子筛ＺSM-５-Cｕ上,氧物种与NO存在竞争吸附,且氧物种在低温下不易脱附,在氧物种存在下ＮO极易转化为NＯ2(O+NO=NO2)。我们研究过ＮO得分解过程:２ＮO↔（NO)2↔N2O２↔N2O＋O↔N２+1/２O２。若氧能及时脱附,就能促使反应向右边进行;如果氧不容易脱附，则使反应易向左边进行。在目前得DｅＮOx催化剂上，氧得脱附都就是在６00oＣ以上才能进行。这就是催化剂为何在高温才有活性得主要原因之一,贵金属催化剂成本太高。在非贵金属元素中，铜元素就是对氮氧化物最有活性得催化组分。机理研究证明,NＯx在铜催化剂上得分解与催化剂中Cｕ+与Ｃu2+之间得氧化还原相互耦合。保持一定比例得Cu+就是关键。在一般得氧化物与担载催化剂上,Cu2+与Cｕo都比较容易稳定,但Ｃｕ＋则不宜得到。在具有特定晶体结构得含铜氧化物中可以通过氧缺陷得存在与掺杂高价态元素来稳定Cu+。在类钙钛石型催化剂Ｌa２ＣuO4中,氧缺陷得存在La2(Ｃｕ＋)β(Cu2+)αＯ4－δ{β+2α+6=２（４-δ);α+β＝1}或通过掺杂Ce4+可以稳定Ｃu＋并调控其含量，La２-xCex(Cu+)y(Ｃｕ2＋）zO4{3(2-x）+４x＋y＋2ｚ=8;y+ｚ＝1｝。（CeO2本身对分解NO有一定活性)。规整结构中得氧空位为氧物种提供了场所,并且氧在其上得脱附相对比在氧化物晶格中容易。比较两类典型得催化剂，各有利弊:Cu－ＺSM-5比表面积大,但不宜调变铜离子得价态,热稳定性差，并且极易受水蒸气与SＯ２中毒。钙钛石型复合氧化物可以调变铜离子得价态甚至组成，热稳定性好,但该类化合物得比表面积很小,一般只有2到３m２/ｇ,用溶胶凝胶法最大能制备出13m2/g。所以若能制备大表面得具有特定结构得钙钛石型复氧化物可能会获得一类性能优越得氮氧化物分解催化剂。普通得合成方法制备不出比表面积很大得钙钛石型复合氧化物。我们得团队主要就是开发一条合成单晶纳米复合氧化物La2ＣｕＯ4纤维得路线。采用自制得碳纳米管作为模板（碳纳米管得加入量很少,在目标产物中含量<１wt%）,利用水热合成法在温与条件下(6０ｏC)合成出纳米Lａ2ＣuＯ４单晶纤维,其比表面积达到10５m2/g,组成为Lａ2Cu0、882+Cu0、12+O3、9４,有1