本论文主要采用了溶剂热法和共沉淀法控制合成了锰掺杂的铁基纳米材料、锆掺杂的锰基纳米材料以及在此基础上借助共沉淀法制备的铁锰锆复合纳米材料,并通过一系列的理化性质检测手段探究了不同方法、反应时间、温度等条件对合成材料形貌改变、生长机理、氧化还原性能和氧储放性能的影响,并确定出催化效果最优的复合材料的合成条件。本论文希望通过非贵金属材料的各种性能和制备条件的探究对汽车尾气净化研究的进展有所帮助。主要内容如下:1.简单溶剂热法制备梭型Mn-Fe2O3及其CO催化氧化性能研究该体系选取六水合硝酸铁(Fe(NO3)3·6H20)为铁源,加入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,加入适量的硝酸锰溶液(50%),在特定温度、弱碱环境下进行反应。XRD、TEM和SEM测试结果表明,在此条件下制备出的锰掺杂的铁基纳米催化剂具有均一稳定的梭型形貌。Mn3+进入Fe2O3晶格,形成了稳定的Mn-Fe-O结构也由拉曼、H2-TPR、Mapping等测试证明。产品的催化性能的提高很大程度上得益于引入外来离子产生的晶格畸变和缺陷,氧空位数量增多。通过调控单一条件的方式探究了反应时间、反应温度、PVP的加入量、溶剂的组成以及锰金属离子的加入量等影响因素。通过研究表明,上述因素的改变的确会影响锰掺杂的铁基纳米材料的形貌和催化性能。根据不同反应时间的产物生长过程,预测了该产物的生长机理。最终结果表明,在加入0.1gPVP,180℃下反应24h时,Mn-Fe2O3表现出最优异的CO催化氧化性能,且具有非常良好的稳定性。2.Zr-Mn3O4非贵金属纳米催化剂的一步溶剂热法制备及其三效催化性能研究该研究将四水合乙酸锰(Mn(CH3COO)2·4H2O)与硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)和表面活性剂PVP混合,在DMF溶液中进行溶剂热反应,随后通过水洗、醇洗,70℃下烘干24h即得到了最终产物,产物展现出了令人满意的CO+NO+C2H6三效催化反应效果和稳定性。借助于多样的表征手段发现,产物氧储放能力(Oxygen storage capacity)和活性氧比例对催化效果的活性有非常大的影响。XPS、Raman、TPR以及OSC测试证明了通过掺杂锆物种,产物的OSC和活性氧含量大大提高,表现出了较为优异的三效催化性能和催化稳定性。经过一系列尝试,发现当锰掺杂比例为2:10时,催化剂表现出最好的三效催化性能和良好的催化稳定性。3.沉淀法制备Fe/Mn/Zr复合氧化物催化剂及其催化性能研究基于上述两个体系的研究,我们希望通过将Fe、Mn、Zr三种金属进行复合并尝试应用于尾气处理领域。合成步骤中,平行配置六水合三氯化铁(FeCl3·6H20)的水溶液,四水合氯化锰(MnCl2·4H20)以及五水合硝酸锆(Zr(NO3)4.5H2O)的水与盐酸(4:1)混合溶液。混合以后加入到90℃下的3M的异丙醇胺溶液中,保温搅拌2 h,待冷却至室温后,进行洗涤、干燥处理,Ar氛围500℃煅烧3 h即得到最终产物。该产物首先被应用于CO+NO催化反应测试,为之后的三效催化应用做好铺垫。通过一系列的Raman、TPR表征和催化测试发现,在Fe:Mn:Zr比例为2:2:1时,催化剂表现出了最佳的催化活性以及稳定性。为进一步探究实验条件和金属键作用对于尾气催化的影响和三效催化的应用提供一定的理论依据。