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柴油机凭借其循环热效率高、燃油经济性和耐久性好等优点而被广泛应用,但是其排放出尾气中含有大量NOx和PM,导致大气污染,危害环境和人类健康。只有采用尾气后处理技术,才能满足日益严格的排放法规的要求,而在后处理技术中催化剂又是净化的关键。目前使用较多的贵金属催化剂价格昂贵、易中毒、热稳定性差,所以开发价格低廉、活性好、热稳定强的催化剂是非常迫切和有必要的。本论文拟利用我国丰富的稀土资源,开发低成本、高功效的稀土烧绿石A2B2O7型复合氧化物催化剂,实现碳烟和NOx在发动机排气温度范围内的高效催化去除。本论文选用稀土锡基烧绿石型复合氧化物作为催化剂,考察掺杂量、煅烧时间、过渡金属掺杂等因素对碳烟催化燃烧活性的影响。用XRD、FT-IR、TPR、BET、PL、DLS和SEM等测试技术,对催化材料的晶相结构、微观形貌、孔结构性质、氧空位浓度和氧化还原等理化性能等进行表征。在催化平台上对其催化去除碳烟颗粒物（PM）和NOx进行程序升温氧化测试,并用等温反应及厌氧滴定技术对催化机理进行了讨论。首先用共沉淀法成功合成了Mn掺杂Nd2Sn2-xMnxO7烧绿石。研究发现小剂量Mn的加入没有改变烧绿石的晶相,所合成的催化剂晶相单一,结晶度好。Mn掺杂改变了样品的Sn-O键能,提高了氧化还原性能,异价元素掺杂促进了氧空位的产生,改善了氧的迁移性能。由催化活性测试结果可知,所有烧绿石催化剂的CO2的选择性都达到了70%以上,NOx的去除率提高到了12%左右。在NO+O2下,NO的存在促进了NOx辅助机理的作用,使得起燃温度进一步降低。其中Nd2Sn1.8Mn0.2O7样品拥有最好的催化活性和选择性,T5=346oC和Sco2=85.7%,起燃温度降低了124oC。这是由于Mn0.2样品具有适当的氧空位浓度,氧化还原特性和颗粒尺寸,碳烟氧化的氧溢流机理和氧化还原机理同时发生,进而提高了碳烟燃烧活性和选择性。考虑到烧绿石复合材料的氧空位受晶粒大小、热处理温度和时间、Sn-O键能变化等影响,采用共沉淀辅助高温焙烧制备了La2Sn2O7烧绿石复合氧化物。考察了900°C制备温度下不同焙烧时间对氧空位浓度、晶粒大小、孔结构性质、氧化还原性能的影响,并建立其与催化活性之间的构效关系。研究发现,煅烧时间延长,催化剂样品仍然保持单一的烧绿石结构。煅烧时间的增加使得Sn-O键的红外振动向低波数区移动,Sn-O键能减弱,进而改变了材料的氧化还原性能。催化剂受310 nm波长的光激发时,其荧光强度降低,说明具有较多的氧空位。煅烧时间为6 h的样品具有最大的比表面积11.3 m2/g。焙烧时间过长或过短时可能会导致样品的结构塌陷或者发生团聚,使得暴露出来的活性位点减少。催化测试结果表明焙烧6 h的样品催化碳烟燃烧活性最好,在NO+O2下气氛下LSO-6h的碳烟起燃温度为353°C,CO2的选择性为84.7%。该样品好的催化活性与其较大的比表面积,较多氧空位的量和较好的还原性能有关。为了增大催化剂的比表面积进而增加活性位中心,采用CTAB辅助溶胶凝胶法合成了过渡金属掺杂的La2Sn1.8TM0.2O7（TM=Sn、Mn、Fe、Co、Cu）催化剂。制得的样品烧绿石晶相完整单一,过渡金属完全进入烧绿石结构;催化剂经900°C焙烧后呈球形形貌,具有相对较大的比表面积（20 m2/g）。过渡金属取代Sn4+后为了维持电荷平衡,导致表面的氧空位的产生,促进了氧溢流机理的作用,进而提高催化剂的催化活性。掺杂产生的大量氧空位,它们能吸附活化NO分子以及O2分子,有利于NO转化为NO2,进而促进NOx和碳烟的相互作用。过渡金属掺杂改善了烧绿石催化剂低温可还原性,有利于碳烟燃烧中氧化还原机理的作用。NO的存在促进了NOx辅助机理的作用,有利于碳烟的催化氧化反应进行。在所有催化剂中Co-LSO催化剂的活性最好,在NO+O2气氛下,Co-LSO催化碳烟燃烧的起燃温度为314°C,CO2选择性接近100%,NOx去除率提高到16%左右。这要归因于其高的氧移动性,改善的低温还原性和较大的比表面积。由于催化剂具有较强的氧化性,使NO转化为氧化性较强的NO2,在碳烟和催化剂的作用下被还原为N2,从而达到去除NOx的目的。利用等温反应和厌氧滴定计算了催化剂的内在活性-转换频率（TOF）,研究发现内在活性TOF与催化活性结果相一致。Co-LSO的TOF值最大为3.20×10-3 s-1,这表明通过调控Ln2Sn2O7烧绿石B位阳离子组成,可提高催化剂氧空位的量,改善活性氧物种的量和移动性,进而调变催化剂的活性。