本文受人体呼吸系统及支气管内壁微观结构的启发,对堇青石蜂窝陶瓷颗粒物过滤器表面进行修饰,生长莫来石晶须,构建出具有类似于支气管内壁的仿生结构,从而提高堇青石蜂窝陶瓷过滤器对碳烟颗粒的过滤效率。同时,在晶须表面负载对碳烟颗粒具有高效催化燃烧性能的催化剂,实现过滤器的自清洁功能。论文第二章中,本文首次提出以气相生长法对堇青石蜂窝陶瓷表面生长莫来石晶须,并通过XRD、SEM、FT-IR、TEM等表征手段成功证实了莫来石晶须的合成。通过EDS、TEM等手段证实,莫来石晶须稳固生长于堇青石蜂窝陶瓷表面。通过单因素试验法对焙烧温度及焙烧时间进行了探究,表征结果及弯曲强度实验证明,最佳焙烧温度为1000℃,最佳焙烧时间为2小时。气相生长法具有反应温度较低、改性表面结合紧密、样品尺寸要求较低等特点。论文第三章中,以金属硝酸盐及柠檬酸,通过溶胶-凝胶法制备一系列高效、经济、长寿命的铈锆固溶体催化剂。XRD、SEM表征结果表明,催化剂为片状结构且具有良好的结晶度。EDS能谱表明催化剂的元素质量百分比保持稳定。TG-DSC分析和平台测试表明,催化剂可以有效降低炭黑颗粒的起燃温度和最大氧化速率温度。催化剂具有良好的热稳定性和高重复的稳定性,这些催化剂良好的活性可归因于K/Co/Zr与铈锆固溶体的组合产生的协同效应,最低可将炭黑颗粒的起燃温度降低至294℃。论文第四章中,通过浸渍法在生长莫来石晶须的壁流式堇青石蜂窝陶瓷表面负载Co/Zr_0.84Ce_0.16O₂和Co/Ce_0.75Zr_0.25O₂催化剂,制成具有高效、长寿命、经济的整体式c DPF。通过SEM、EDS、XRD对整体式c DPF进行表征,结果表明先后经过气相生长法、浸渍法处理的样品并未改变、破坏壁流式堇青石蜂窝陶瓷孔洞结构和晶体结构,催化剂涂覆均匀。对整体式c DPF的性能测试结果说明,晶须生长、催化剂涂覆可以提高对碳烟颗粒的捕集作用,Co/CZ@M/C整体式c DPF在50～100℃区间即能使炭黑颗粒开始起燃,稳定性测试表明,多次循环测试之后,对炭黑颗粒仍然具有优秀的催化燃烧效果。