獲特等獎！新型稀土儲氧催化材料成本降低40%

近日，《雲南省人民政府關于2020年度科學技術獎勵的决定》正式發布，共授予該省科學技術獎175項（人）。值得一提的是，“鈰基稀土儲氧催化材料的構建與性能調控”項目成果獲得雲南省自然科學獎特等獎。鈰基稀土儲氧材料的使用可實現貴金屬减量化，而催化劑成本降低30%至40%，因而更適合應用于汽車尾氣治理和工廠有害氣體排放治理。

昆明理工大學校長王華介紹，鑭、鈰等輕稀土氧化物及複合氧化物具有優异的儲氧性能，已被廣泛應用于汽車尾氣催化淨化和化學鏈技術。儘管國際學術界對稀土儲氧材料進行了大量研究，但在材料設計、性能調控和反應機理方面還存在許多難題。

一是材料設計理念沒有突破，大多限制于摻雜和負載等方法；二是儲氧—催化功能無法實現有機耦合，儲氧材料參與催化反應的機理認識不清；三是儲氧量與穩定性無法兼備，傳統儲氧材料無法滿足化學鏈技術高溫運行的要求。

針對儲氧材料存在的問題，昆明理工大學研究者另闢蹊徑。其中，自誘導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定性；界面缺陷提升熱穩定性和選擇性。通過界面調控，滿足了高溫儲氧材料兼顧儲氧量與穩定性、耦合儲氧與催化功能、調控氧遷移與選擇性的設計要求。

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重晶格畸變和離子價態變化容易削弱其高溫熱穩定性。與傳統的固溶體型儲氧材料不同，項目組提出通過异質氧化物界面的相互作用，提升晶格氧遷移速率和材料熱穩定性的儲氧性能調控新思路，解决了儲氧材料活性和穩定性難以協調的難題，闡釋了异物氧化物間界面耦合活化位與氧離子通道效應的作用機制，建立界面驅動的複合儲氧材料製備新方法。

王華介紹，攻破了系列技術難題，項目構築了適用于化學鏈技術的新型高活性氧載體，開發的新型輕稀土儲氧材料獲國際同行廣泛認可，且已産業化應用。

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