La掺杂CePrLaxOδ催化剂抗老化性能及其对碳烟氧化活性的增强机制研究

本研究通过浸渍法合成系列La掺杂CePrLaxOδ催化剂，系统探究高温老化（800°C/12h）与循环老化（6周期）对碳烟氧化性能的影响。表征显示La掺杂有效抑制催化剂颗粒团聚与高温烧结，促进氧空位形成。Ce0.63Pr0.07La0.3Oδ表现最优抗老化性能，峰值温度（Tp）较未掺杂La催化剂分别降低190°C和128°C，显著提升催化柴油颗粒过滤器（CDPF）应用潜力。

材料与样品制备

本研究选用Printex-U（PU）作为柴油发动机碳烟颗粒的替代物，因其物理化学性质与真实柴油机碳烟高度相似。主要参数详见表1。

实验所用化学品均为市售分析纯产品，包括Ce(NO₃)₃·6H₂O、Pr(NO₃)₃·6H₂O、La(NO₃)₃·6H₂O、NaOH及尿素（上海阿拉丁提供），无需二次纯化即可直接使用。

样品表征

经不同老化方式处理的Ce_0.9Pr_0.1O_δ与Ce_0.63Pr_0.07La_0.3O_δ催化剂的XRD谱图显示：Ce_0.9Pr_0.1O_δ在两种老化后仍保留9个特征衍射峰（2θ=28.68°, 33.23°, 47.67°, 56.55°, 59.30°, 69.71°, 77.02°, 79.40°, 88.80°），与PrO₂/PDF#24–1006及CeO₂/PDF#43–1002标准卡片中(111)、(200)、(220)、(311)、(222)、(400)、(331)、(420)晶面匹配，证实萤石结构保持完整。

结论

通过简易浸渍法合成的镧负载CePrLa_xO_δ（x=0.1-0.5）系列催化剂在碳烟氧化稳定性测试中表现优异。镧掺杂显著提升催化剂高温稳定性与循环寿命，尤以CePrLa_0.3O_δ为甚。对比未掺杂的Ce_0.9Pr_0.1O_δ催化剂在高温老化与循环老化后性能急剧衰减的现象，表征数据揭示Ce_0.9Pr_0.1O_δ经历高温老化后出现显著颗粒烧结与氧空位减少，而镧掺杂体系通过稳定晶体结构有效缓解了老化引发的性能衰退。