1. 课题背景

1.1 碳烟颗粒物的产生和危害

随着经济增长、生活水平提高，汽车已成为人们不可或缺的出行工具。柴油发动机因具有低成本、低油耗和高功率等特性，又具有良好的动力性和稳定性，已经在很多国家得到广泛应用。相比于汽油车，柴油车排放的 CO、CO₂和 HC较少，但碳烟颗粒(soot)排放较多，使环境受到严重污染，给人体健康带来严重危害。碳烟颗粒(soot)表面有可溶性有机物(SOF)，SOF中的多环芳烃能够引发癌症，并且碳烟(soot)颗粒大小在 10~200 nm，它可以直接进入人体肺部，引发各种疾病。由此可见，碳烟(soot)对人类的生活造成的影响不容忽视，消除碳烟(soot)迫在眉睫。催化燃烧能有效地消除碳烟(soot)，使柴油车尾气达标排放，而催化燃烧中催化剂是关键。双钙钛矿氧化物是钙钛矿型氧化物的一种，钙钛矿型复合氧化物与其他催化剂相比，具有稳定性高、催化性能好等优点。

1.2 双钙钛矿

钙钛矿型复合氧化物的化学通式为ABO₃，双钙钛矿型复合氧化物的化学通式为 A₂B'B''O₆。通常A位离子是离子半径比较大的离子，如稀土金属离子或碱土金属离子；B 位为离子半径比较小的离子，如过渡金属离子。双钙钛矿型复合金属氧化物是一种结构特殊的钙钛矿型金属氧化物，具有独特的晶体结构。在普通钙钛矿型金属氧化物ABO₃结构中，B位离子处于周围六个氧组成的八面体中心；而在双钙钛矿型复合氧化物A₂B' B"O₆ 结构中，B位则出现两类过渡金属元素，元素的原子数比例为1:1，相当于是让B'、B"离子交替占据原钙钛矿型ABO₃氧化物中B离子的位置，B'与B"位的离子分别与距离它们最近的氧离子之间形成了B'O₆与B"O₆型的八面体，而A位离子就存在于这8个相邻的八面体的空隙之中。且在双钙钛矿型复合氧化物结构中B位原子的八面体结构由B'O₆和B"O₆交替排列而成，B'离子和B"离子被氧离子隔开而形成B'-O-B" 的结构，进而表现出良好的半导体及电磁性能，被广泛应用于电磁学、电极材料、催化剂等领域。目前，制备纳米纤维催化剂的方法很多，我们可通过静电纺丝技术制备双钙钛矿纳米纤维催化剂。

1.3 静电纺丝技术

静电纺丝技术是制备纳米纤维的重要方法，是通用性极高的纳米技术之一。该方法设备简单、操作简单、对环境污染小，在室温下即可进行纺丝，应用范围较广。静电纺丝法的原理是利用聚合物溶液或熔体借助静电作用进行喷射拉伸而获得连续超细纤维。用于合成双钙钛矿型复合氧化物的方法有很多，传统的合成方法存在很多弊端，比如高温固相法所需烧结温度高，能耗大，而且产物容易团聚，不易得到纯相；溶胶-凝胶法是普遍应用的方法，但是产物容易含杂质，不易得到理想质量比的物质等。在制备一维纳米材料的方法中，电纺丝技术被认为是最简单最经济有效的方法之一。

2. 国内外研究现状

随着纳米材料技术的飞速发展，纳米纤维的制备迅速成为研究热点。静电纺制备聚合物纳米纤维具有设备简单、操作容易、对环境污染小等优点，是目前为止制备聚合物连续纳米纤维最重要的方法之一。