在国家实现“2030碳达峰、2060碳中和”的发展进程中，高效节能和绿色环保仍将是未来内燃机技术更新的重要方向。在近零排放趋势下，（1）高效经济催化材料制备、（2）超细颗粒物捕集再生、（3）低温催化活性诱导和（4）协同系统精确控制等核心要素要求日益严格。该成果以催化剂活性组分调控为核心，按照“优化涂覆工艺-降低活性温度-提高低温催化活性-高效集成控制”的系统化解决思路，开展了关键技术联合攻关，实现了柴油机超低排放控制技术工程应用，取得的创新成果如下：
1、创建了活性组分非均匀分布的催化剂设计方法，成功实现了高活性位点和储氧性能重构。创新提出了活性组分非均匀分布的纳米催化剂设计策略，揭示了不同区域内活性相位、活性组分和氧空位梯度分布规律，解决了气体分子争夺活性相位引起的气-固催化反应速率慢的难题，在不影响催化剂性能的前提下，降低了贵金属的含量，优化了催化剂的活性位点分布及涂覆技术，显著提升了催化剂的整体利用率和经济性能。
2、探明了超细颗粒物凝并反应新路径，揭示了固体电解质氧对超细颗粒物氧化的影响机制。项目提出了针对超细颗粒数量排放控制的高效捕集技术，构建了超细颗粒运动、碰撞和凝并模型，研发了荷电装置高效提升颗粒凝聚效率，突破了颗粒物由质量向数量控制的过渡。首创了基于固体电解质氧泵的柴油机CDPF复合再生技术，解决了柴油机高负荷排气氛围中氧浓度较低导致的碳烟燃烧缓慢且不充分的难题，为控制柴油机碳烟排放提供了新技术途径。
3、开发了NSR/SCR存储和脱除NOx的反应动力学模型，明确了低温环境多活性位点之间的吸附竞争机制。基于密度泛函理论（DFT），多尺度揭示了气-固催化反应过程的中间物种和化学反应路径，厘清了NH3-NOx反应中间体的耦合机制，定向调控了NOx反应路径，明晰了Ce3+/Ce4+数量和催化剂表面氧空位不饱和键生成的构效关系，探明了Ce元素价态对NSR催化剂的NO吸附和氧化机理，为实现低温高效催化剂的设计开发提供一种新路线。
4、集成了高活性DOC+NSR/SCR+CDPF催化系统，实现了CDPF复合再生精确控制和实时失效诊断。基于颗粒物的荷电特性，实时测量颗粒物的浓度及分布，构建CDPF再生时机和再生温度的精准调控策略，实现CDPF失效的实时监控和精确预测，显著提高了集成控制系统的运行效率和资源利用率。应用该技术可以使重型柴油车成功满足国六b阶段排放法规，为柴油车后处理集成控制系统开发和失效诊断提供了关键技术支撑。
该项目历时十多年，发表高质量论文100余篇，从中遴选的5篇代表性论文发表在Engineering、Energy、ChemEngJ、ApplThermEng等燃烧学领域权威期刊上，被引频次总计95次，其中他引59次。授权国家发明专利16件，相关成果已在数家企业的10余种产品开发和技术服务中推广应用，取得新增经济效益达28.82亿元。鉴定意见认定“成果总体上达到国际先进水平，提出的催化剂非均匀涂覆技术达到了国际领先水平”。牵头或参与制定了11项行业标准，规范了行业技术要求，填补了国内外空白，为我国柴油机排放后处理产业技术升级和实现近零排放提供了完整的解决方案。

在国家实现“2030碳达峰、2060碳中和”的发展进程中，高效节能和绿色环保仍将是未来内燃机技术更新的重要方向。在近零排放趋势下，（1）高效经济催化材料制备、（2）超细颗粒物捕集再生、（3）低温催化活性诱导和（4）协同系统精确控制等核心要素要求日益严格。该成果以催化剂活性组分调控为核心，按照“优化涂覆工艺-降低活性温度-提高低温催化活性-高效集成控制”的系统化解决思路，开展了关键技术联合攻关，实现了柴油机超低排放控制技术工程应用，取得的创新成果如下：
1、创建了活性组分非均匀分布的催化剂设计方法，成功实现了高活性位点和储氧性能重构。创新提出了活性组分非均匀分布的纳米催化剂设计策略，揭示了不同区域内活性相位、活性组分和氧空位梯度分布规律，解决了气体分子争夺活性相位引起的气-固催化反应速率慢的难题，在不影响催化剂性能的前提下，降低了贵金属的含量，优化了催化剂的活性位点分布及涂覆技术，显著提升了催化剂的整体利用率和经济性能。
2、探明了超细颗粒物凝并反应新路径，揭示了固体电解质氧对超细颗粒物氧化的影响机制。项目提出了针对超细颗粒数量排放控制的高效捕集技术，构建了超细颗粒运动、碰撞和凝并模型，研发了荷电装置高效提升颗粒凝聚效率，突破了颗粒物由质量向数量控制的过渡。首创了基于固体电解质氧泵的柴油机CDPF复合再生技术，解决了柴油机高负荷排气氛围中氧浓度较低导致的碳烟燃烧缓慢且不充分的难题，为控制柴油机碳烟排放提供了新技术途径。
3、开发了NSR/SCR存储和脱除NOx的反应动力学模型，明确了低温环境多活性位点之间的吸附竞争机制。基于密度泛函理论（DFT），多尺度揭示了气-固催化反应过程的中间物种和化学反应路径，厘清了NH3-NOx反应中间体的耦合机制，定向调控了NOx反应路径，明晰了Ce3+/Ce4+数量和催化剂表面氧空位不饱和键生成的构效关系，探明了Ce元素价态对NSR催化剂的NO吸附和氧化机理，为实现低温高效催化剂的设计开发提供一种新路线。
4、集成了高活性DOC+NSR/SCR+CDPF催化系统，实现了CDPF复合再生精确控制和实时失效诊断。基于颗粒物的荷电特性，实时测量颗粒物的浓度及分布，构建CDPF再生时机和再生温度的精准调控策略，实现CDPF失效的实时监控和精确预测，显著提高了集成控制系统的运行效率和资源利用率。应用该技术可以使重型柴油车成功满足国六b阶段排放法规，为柴油车后处理集成控制系统开发和失效诊断提供了关键技术支撑。
该项目历时十多年，发表高质量论文100余篇，从中遴选的5篇代表性论文发表在Engineering、Energy、ChemEngJ、ApplThermEng等燃烧学领域权威期刊上，被引频次总计95次，其中他引59次。授权国家发明专利16件，相关成果已在数家企业的10余种产品开发和技术服务中推广应用，取得新增经济效益达28.82亿元。鉴定意见认定“成果总体上达到国际先进水平，提出的催化剂非均匀涂覆技术达到了国际领先水平”。牵头或参与制定了11项行业标准，规范了行业技术要求，填补了国内外空白，为我国柴油机排放后处理产业技术升级和实现近零排放提供了完整的解决方案。