汽车尾气净化器载体及涂层的研究进展
汽车尾气净化器载体及涂层的结构形貌
汽车 尾气 的排 放 已成 为 我 国许 多 大 中 型城 市 大气 污染 的 一 项 重要 形 式 ． 球 变 暖 所 引 起 的一 地
系列 温室 效 应 ， 以及 臭 氧 层 破 坏 形 成 的 全 球 性 环
界环境保护和资源保护意识不 断增 强 ， 特别是对
（． １武汉理工 大学 ， 武汉
４ ０５ ； ０ ００
５５０ ； ４０６
３ 重庆机 电职业技术学 院 ， 、 重庆
摘要 ： 介绍 了汽 车尾 气净化器的组成及功能 ， 结合 汽车 尾气净 化器 的工作机 理 ， 过扫 描 电子显 通
微镜 一 能谱仪对蜂 窝型汽车尾气 净化器载体和表面涂层 的结构与形 貌进行 了综合分析 ． 际测 实
Ｃ ｏ￣ ｌ ｓ ｔｔ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈ ， ｑ ￣ ４ ０ ５ ，Ｃ ｉａ ｈ ， ｍｓＩ ｔ ｕｅ ｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｃ ｏｃ ｉ ｎｉ ００ ０ ｈｎ ；３．Ｃ ｏ ｇ ｉｇ Ｅ ｅ ｔ ｍｅ ｈ ｎｃ ｏ ａ ｏ ａ ｏ ｅ ｅ ｈ ｎ ｑｎ ｌ ｒ ｃ ａ ｉ Ｖ ｃ ｔ ｎ ｌＣ ｌ ｇ ， ｃ ｏ ｌ ａ ｉ ｌ Ｃ ｏ ｓ ｉｓ４ Ｏ ２ ，Ｃ ｉ ａ ４ ｉｚ ｏ ｏ ３ Ａ ｔ ａ ｔ Ｆ ｃｏｙ ｈ ｎ ｑｎ Ｏ Ｏ ３ ｈ ｎ ； 、Ｌｕ ｈ ｕ Ｎ 、 ｕｏ Ｐ ｒ ａ ｔｒ ，Ｈｕ ｈ ｕ ５ ５ ０ ，Ｃ ｉａ ｓ ｚ ｏ ４ ０ ６ ｈｎ ；
华东理工大学科技成果——汽车尾气三效净化催化剂
华东理工大学科技成果——汽车尾气三效净化催化剂
项目简介
随着我国汽车工业的快速发展，汽车产量和保有量迅速增加，汽车尾气排放给城市空气造成的污染日益严重。
控制汽车尾气污染的最有效途径是降低单车排放量，安装汽车尾气净化催化剂是目前最有效的方法之一，其关键是高效汽车尾气净化催化剂的开发。
根据汽车工业和燃油品质的发展趋势，我们对汽车尾气净化的关键催化反应、净化催化剂的组成、稀土与（非）贵金属组分的相互作用等方面开展了广泛的应用基础研究，采用氧化共沉淀法、尿素水热法、反相微乳液法等制备了高稳定性与高储放氧性能的稀土基储氧材料；采用纤维素模板法和反相微乳液法等制备了大表面积和高热稳定性的氧化铝基复合氧化物；为了降低净化催化剂的成本，充分结合我国丰富的稀土资源，开展了“稀土－非贵金属－微量贵金属”的催化剂设计方案，使催化剂的成本明显下降；发展了整体式催化剂的制备方法，形成了一次涂覆可制备出均质、稳定的整体式催化剂的专有技术；解决了从实验室研究到工业化生产的工程化问题，在多家企业实现了工业化生产，产生了显著的经济效益和社会效益。
使用本技术生产的汽车尾气三效催化净化器后，汽车尾气的排放可达到欧-Ⅳ排放标准，同时核心技术在工业源有毒有害污染物的催化净化和天然气催化燃烧中得到了广泛应用，取得了很好的应用效果。
所属领域环境
项目成熟度产业化
应用前景
随着汽车尾气排放标准的提高，本项目具有很好的应用前景。
知识产权及项目获奖情况
本项目申请了10项中国发明专利（已授权6项）和2项国际发明专利，2005年获第七届上海国际工业博览会创新奖，2006年获上海市技术发明一等奖，2009年获国家科技进步二等奖。
合作方式专利（实施）许可。
DPF技术发展分析
DPF技术发展分析随着汽车尾气排放成为世界各国环境保护的重要议题之一，柴油颗粒物过滤器（Diesel Particulate Filter，简称DPF）凭借其高效净化柴油车尾气的特性受到广泛关注和运用。
本文将从技术发展的角度对DPF进行分析，探讨其未来的发展趋势。
DPF作为一种用于净化柴油车尾气的装置，主要通过过滤颗粒物的方式达到净化效果。
在DPF内部，通过使用孔径较小的微孔过滤器，有效地捕获和收集颗粒物。
随着产业技术的发展，DPF技术也得到了不断的改进和完善。
首先，DPF技术在材料方面得到了进展。
近年来，新材料的研发不断推动着DPF技术的进步。
传统的DPF主要采用硅碳化物材料，但其热稳定性和耐久性存在一定的问题。
现如今，新型陶瓷材料如碳化硅纤维和氮化硅纤维等逐渐被应用于DPF制造中，具有更好的耐高温性和耐久性，大大提高了DPF的性能。
其次，DPF技术在结构和设计方面也有了较大的突破。
传统的DPF结构主要采用蜂巢状设计，然而这种结构容易堵塞，影响了净化效果。
为了解决这个问题，新型DPF结构如泡沫状结构和网状结构等被引入，通过增加表面积和改善气流动性，提高了DPF的净化效率。
此外，还有一些智能化的设计被应用于DPF中，如热重降解技术和动态再生技术等，可以在DPF工作时实现高效的颗粒物捕获和再生。
另外，与传统的DPF相比，新一代DPF还可以实现更高的净化效率和更小的压降。
随着技术的发展，更高效的材料和结构设计使得新一代DPF 能够捕获更多的颗粒物，同时减少尾气中的有害物质排放。
此外，对DPF材料的表面处理和整体结构的优化也有助于减小压降，提高柴油车的燃油经济性。
未来，随着环保意识的增强和相关政策的推动，DPF技术有望继续发展壮大。
一方面，DPF技术将更加注重净化效果的提高和排放标准的满足。
另一方面，随着电动汽车的兴起，DPF技术也将与电动车技术相结合，实现更为综合的尾气净化效果。
总之，随着技术的不断进步和创新，DPF技术在材料、结构和设计等方面都得到了显著的发展。
汽车尾气净化催化剂的发展及展望
摘 要：效催化剂的组成及作用原理 ，分析了汽车尾气催化剂发展热点。
莘 拿 Ｑ 倦剂 文标码Ａ 中分号 尾 化 文 识； 蓄类：０ 图 气 车７ Ｔ 献
业的迅 猛发展 ， 界上的 汽车 数量 不断增 加 ， 世
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一
同等价格的铂铑催化剂性能更优越 ， 但全Ｐ 三 提高尾气净化效率 ， ｄ 同时延长了净化器的使用 效催化剂也存在一些问题， 如对ＮＯ 净化性能 寿 命 。 差， 易受硫 中毒等 。我 国已研究制 成钙钛矿 ３ ２高比表面的涂层（ ］ ． 也叫第二载体 ） 型结构的全钯 催化剂 。目前 为止 ， 使用三元催 活性涂层附着于载体的表面， 它的作用是 化剂仍是最有效的机外净化方 法。 在其所要求 提 供大 的表面 积来附 着贵金属 或其 它催化成 一 的特定条件下 ， Ｃ 、ＨＣ 对 Ｏ 、ＮＯ 有很好的净 分 。墓 青 石 载 体 的 比表 面 较低 ， 般 只 有 化效果， 日 在 美等发达国家应用十分广泛。 １ ／ ｍ２ ｇ左右 ， 须涂敷一层高比表面的涂层。 涂 层材料 通常采用 Ｙ－ １ 它具 有很强的吸 Ａ， 。 Ｏ ２汽车尾气净化催化剂的作用原理 附能力和大的比表面积， 但在高温条件下会发 在催化 剂的作用下 ， 汽车在行驶 中释放的 生相变， 转变为ｏ 一 ， 比表面积降低 为 【 Ａ１ ， Ｏ Ｃ Ｏ、ｔｃ Ｏ 等污染物发生以下 反应 ， ｉ 、Ｎ 转化 了抑制 Ａ ， １ 的相变， Ｏ 通常加入 ｃ 、Ｌ 、Ｂ 、 ｅ ａ ａ 成无害 的 、干净的 Ｎ， 、Ｈ Ｏ和 Ｃ 气体 ： Ｏ， ｓ 、Ｚ 等稀 土元素或碱土 元素氧化物作为助 ｒ ｒ （） 化反应 ： Ｃ Ｏ 一 ２ Ｏ １氧 ２ Ｏ＋ Ｃ ， 剂。
汽车尾气净化技术比较研究及优化设计
汽车尾气净化技术比较研究及优化设计随着城市化进程的不断加快，汽车已成为城市生活不可或缺的交通工具，但汽车的排放却给城市环境带来了极大的压力。
尾气所排放的有害物质，如二氧化碳、氮氧化物、一氧化碳等，已经日益成为人们思考的难题。
因此，为了减少汽车对环境的影响，科学家们一直在尝试开发新的汽车尾气净化技术来解决这个问题。
近年来，随着汽车技术的不断进步，汽车尾气净化技术也越来越成熟。
在这方面，汽车尾气净化技术比较研究是必要的。
市场上现有的净化技术包括三元催化转化器、吸附式尾气净化器、生物降解尾气净化器等。
这些技术都有其优点和缺点。
三元催化转化器是目前应用最广泛的尾气净化技术，通过将特别设计的催化剂嵌入转化器中，将尾气中的有害物质转化为无害物质。
这种技术具有广泛的适用性、高效和经济，但需要提供一定的空气过量来使催化反应进行顺利。
吸附式尾气净化器则采用吸附剂将有害物质吸附并转化为无害物质。
这种技术相比于其他技术的优点是可以吸附各种类型的有害物质以及不需要额外的空气过量。
然而，由于吸附剂会不断吸附有害物质，会逐渐失效，因此需要周期性地更换吸附剂。
生物降解尾气净化器采用微生物对尾气中的有害物质进行降解。
这种技术不需要额外的空气过量，而且能够生产对环境友好的气体和水。
但这种技术需要适当的温度、湿度和pH值才能实现降解，同时需要考虑控制有害生物的种类和数量。
以上三种技术各自有其优点和缺点，所以现在出现了一些混合技术，比如将吸附式尾气净化器和生物降解技术结合，能够大大提高尾气净化效果。
此外，尾气净化技术的优化设计也十分重要。
其中最为关键的部分是催化剂的选择和设计。
目前，催化转化器的催化剂主要是贵金属，如铂、钯和铑。
由于贵金属的成本很高，所以在提高催化剂的效率的同时，也要尽可能地减少贵金属的使用量，或者探索新的催化剂，来实现减少成本和提高效率的平衡。
另外，在优化设计中需要考虑的因素还包括了排放标准的变化和空气质量的提高。
汽车尾气净化催化剂载体的研究进展
近年来 ， 汽 车 尾 气 污染 治 理 已成 为 我 国可 持 续 发展 的重 要 战略课题 。沿 用 欧洲 排 放标 准 体 系 的 中 国排放 控 制法规 和 以催化 剂 技术 为 主 流 的排 放 后处
早期的汽车用催化剂载体采用工业上广泛应用
的氧 化 铝 颗 粒 ， 主要成 分 是 活性 氧化 铝 （ ＾ ｙ— Ａ １ Ｏ ， ） ， 通 常制 成 ０ ． ８ ３ ３～０ ． ３ ５ ５ ｍ ｍ（ ２ ０～ ４ ０目） 的 小球 。其 特点是 比表面 积大 （ ２ ０ ０～３ ０ ０ ｍ ／ ｇ ） 、 机 械 强度 高 （ ８ ０ Ｎ ／ 粒） ， 价 格低廉 ， 装 填容易 ， 与 活性 组 分 的亲 和性 较好 。但是 ， 在 高温 条件 下 ， 活 性 氧化 铝 会 逐渐转 化 成 无 活 性 氧 化 铝 ， 从 而导致催化 剂失活 。
断提 高 ， 我 国汽 车化进 程 不断 加快 ， 汽 车保 有量 呈 快 速 增长 趋势 。截 至 ２ ０ １ １ 年 ８月底 ， 全 国机 动 车保 有
量已经达到 ２ ． １ ９亿辆。其 中， 汽车保有量首次突破 １ 亿辆 ， 占机动 车总量 的 ４ ５ ． ８ ８ ％， 是机动车 的主要
第２ ９卷 第 １ 期
２ ０ １ ３年 ２月
ＨＵＮＡＮ Ｎ０ ＮＦ ＥＲ ＲＯＵＳ ＭＥ ＴＡ Ｌ Ｓ
湖 南有 色金属
４ ９
汽车尾气净化催化剂 载体 的研究进展
杨庆 山 ， 兰石 琨
（ １ ．湖 南有 色金 属 职 业技 术 学 院 ， 湖 南 株洲 ４ １ ２ ０ ０ ６ ； ２ ．湖 南稀 土 金 属 材 料研 究 院 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ １ ４ ）
中图分类号 ： Ｔ Ｇ １ ７ ４ ． ４ ５ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ３— ５ ５ ４ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １— ０ ０ ４ ９— ０ ５
汽车尾气净化器陶瓷载体浸涂贵金属催化剂工艺
蜂 窝型堇青 石载体及 净化器不锈钢 外壳见 图２ ， 其 中 白色为未浸涂之堇青石载体 ，黑色为 已浸涂催化
当前世界各国采用的汽车尾气净化器型式多样，载 剂经 氢 还 原后 的载 体 。
Ｌ ， ， 能 提 高 卜 Ｉ 。 ０— Ｉ 转 变 的 温 度 。 因 此 大 ｅＯ 还 Ａ， 向 ｃ Ｏ Ａ ０。
大延长 了催化剂 的使用寿命 。 （ Ｚ Ｏ ：加入Ｃ ０ 中 ，可形 成 固溶 体能 阻止 ３） ｒ ｅ
Ｃ Ｏ 和 贵 金 属微 粒 长 大 ｅ ， 。
因 此 ，我 们 选 用 Ｃ （ Ｏ。 ・ Ｈ Ｏ （ 酸 铈 ）， ｅＮ ） ６ ， 硝 。
的 汽 车 催 化 剂 体 积 为 １６Ｌ ，为４３ｍ 扩 大 到 总 面 积 ． 计 ．
好在 随着我 们汽 车工 业 的大 力发展 ，国家 有关ｉ ｌ ｒ７ ￣ ＇ 对汽 车尾 气造 成 的环境 污 染极 为重视 ， 自改 革开 发 以来 已经 多 次提高 汽车 尾气 排放 标准 ， 目前正 在 向欧 洲先 进
标准看齐。尤其对新车的出厂尾气排放标准控￣ ，严。 Ｊ ｆ ／ Ｅ 对柴油机车的尾气排放世界各工业 发达 国家都 已 有 严 格 的排 放标 准 要 求 ，除 了严 格 要 求 尾 气 中 的 Ｈ 、Ｃ Ｃ Ｏ和Ｎ Ｏ 的排放达标 外 ，对尾 气中的碳微粒 的
化 器 Ｉ ■ 一 ＿ 陶 瓷 －，Ｐ － ＿ ＿＂ － ＂
化 剂工 艺
◎吴 元 康 （ 东南 大 学 材 料 科学 与 工 程 学 院 南 京 ２ ９ １ ０ ６） ０
０ 前 言
2024年汽车尾气净化器市场发展现状
汽车尾气净化器市场发展现状1. 引言汽车尾气污染是当今社会面临的重要环境问题之一。
由于汽车尾气中的有害物质对空气质量和人体健康产生危害，人们对汽车尾气净化器的需求日益增加。
本文将探讨汽车尾气净化器市场的发展现状，并提供对未来市场趋势的展望。
2. 汽车尾气净化器的作用汽车尾气净化器是安装在汽车尾管上的装置，用于减少尾气中有害物质的排放。
它可以通过物理、化学的方式来降低尾气中的颗粒物、一氧化碳、氮氧化物等有害成分的浓度。
3. 市场发展现状3.1 市场规模近年来，随着环保意识的提高和法规的加强，汽车尾气净化器市场呈现出快速增长的趋势。
据市场研究报告显示，2019年全球汽车尾气净化器市场规模达到X亿美元，预计到2025年将增长至X亿美元。
为满足市场需求，汽车尾气净化器制造商不断进行技术创新和产品升级。
目前，一些先进的汽车尾气净化器不仅可以减少有害气体的排放，还能回收利用废热能量，提高能源利用效率。
3.3 地区分布汽车尾气净化器市场的发展在不同地区存在一定差异。
发达国家和地区的市场规模较大，主要由本土和跨国汽车尾气净化器制造商垄断。
而发展中国家的市场则主要由国外品牌占据，但近年来国内企业也逐渐崭露头角。
4. 市场趋势展望4.1 政策环境各国政府对汽车尾气污染的关注度不断提高，将会出台更加严格的法规和政策以限制汽车尾气排放。
这将进一步推动汽车尾气净化器市场的发展，尤其是高效净化器的需求。
4.2 新能源汽车的发展随着新能源汽车的普及和发展，特别是电动汽车的快速增长，汽车尾气净化器市场也将迎来新的机遇。
新能源汽车尾气净化器的需求将大幅增加，同时也将出现更多针对新能源汽车的专业净化器产品。
汽车尾气净化器市场的未来将不断涌现出新的技术成果。
基于人工智能、物联网和大数据等技术的应用将提升汽车尾气净化器的智能化水平和净化效能。
5. 结论随着环境保护和健康意识的不断提高，汽车尾气净化器市场前景广阔。
政策环境的变化、新能源汽车的快速发展以及技术创新的推动将成为市场发展的主要驱动力。
汽车尾气净化催化剂报告 V1
机密
6
第二章
历史沿革
机密
7
一、汽车尾气净化催化技术，是随着汽车排放标准的日益严格而逐步发展起来
轿车的欧洲汽车废气排放标准 单位：克每公里 （g/km）
1959年在美国加州，首次颁布了控制汽车排放污染物 的立法
1975年率先将净化剂应用于汽车工业上世纪60年代 到70年代中期，由于汽车排放法中只要求控制CO和 HC，出现了“两效”催化剂，
上世纪80年代起,美国联邦政府提高了车辆NOx 的 排放标准,从而促进了新型催化剂的产生和发展,铂 铑钯三效催化剂(Three Way Catalyst, TWC)应运 而生
资料来源:网络百科
上世纪90年代,三效催化剂除通常工况下的催化 功能外,还能解决汽车冷启动时的污染控制,以 及克服富氧气氛下的NOx 还原问题
机密
8
二、汽车尾气催化剂发展概况
一段净化法
一段净化法又称为催化氧化法, 使用铂、钯或两者混合 来提高尾气中HC、CO 同氧气的反应速度, 从而降低 HC 和CO 的污染物排放。这个反应在通常条件下进行 得很慢。催化剂的效率取决于它的温度、混合气的空 燃比和尾气中碳氢的组成。
两段净化法
又称催化氧化- 还原法,采用两个反应器, 汽车排出的 气体先通过第一段净化反应器, 排气中的CO 将NOx 还原为氮气; 出来的气体接着通过第二段反应器, 将 CO 和HC 氧化为二氧化碳和水 。
汽车发动机内部设计改进
机外净化
安装催化净化器
汽车尾气污染物 一氧化碳 (CO) 碳氢化合物（HC） 氮氧化合物（NOx）
过滤 催化
二氧化碳 (CO2) 氮气（N2） 水（H2O）
机密Leabharlann 4二、汽车尾气净化催化剂催化原理
汽车尾气催化净化技术进展
汽车尾气催化净化技术进展1汽车尾气净化催化发展概况随着汽车工业和交通运输业的发展汽车日益增多汽车尾气已成为当今城市空气污染的主要原因。
它严重影响了人们身体健康动植物的生长。
汽车尾气中含有许多有害物质主要包括CO、氮氧化合物NOx、碳氢化合物以及一些颗粒物（铅化物、黑烟和油雾）、臭气（甲醛或丙烯醛）等。
[1] 汽车尾气净化催化剂最早从20世纪70年代开始的氧化型催化剂它包括两种类型：一种是以柏和钯贵金属为活性组分的氧化催化剂一种是以ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物为代表的贱金属催化剂。
当时的汽车尾气排放法规只限制CO和HC的排放而这个时期的催化剂恰好是氧化CO和HC的催化剂。
由于贵金属催化剂活性比贱金属催化剂活性高100倍以上故贱金属催化剂逐渐被贵金属催化剂淘汰。
[1] 70年代末到80年代中期又有了Pt/Rh双金属催化剂。
这期间人们开始考虑尾气中的NO_的净化转化。
人们发现铑能促进NO_还原生成N2因而产生了双床催化剂及三床催化剂。
双床催化剂采用两个反应器氧化、还原分段进行但由于这种催化剂结构复杂NOx还原后可能重新被氧化所以这种催化剂很快被淘汰了。
随后Pt/Rh三效催化剂TWC（Three Way ConversionCatalyst）开始应用在A/F（供给发动机里的空气与汽油的混合比）操作窗口内CO、HC和NO_转化率可达到80%-90%以上。
[1] 80年代中期开始Pt/Rh/Pd新一代催化剂产生了这种催化剂活性成分是Pt、Pd及Rh等贵金属它能同时降低CO、HC 和NO_而且不受汽车发动机的影响还能经受发动时由常温到高负荷的高温变化。
[1] 由于贵金属催化剂中的贵金属资源短缺催化剂对发动机空燃比A/F要求严格抗SO2 和Pb中毒性能差等目前贵金属三效催化剂逐渐被稀土__催化剂代替。
稀土__催化剂主要以稀土氧化物和过渡金属氧化物为主它能提高催化剂载体的热稳定性的机械强度还能提高催化剂的储热能力其技术指标接近贵金属三效催化剂且稀土价格比贵金属要低因为人们把眼光投向贱金属催化剂和添加少量金属的稀土催化剂的研究。
汽车发动机排放尾气净化技术研究与优化
汽车发动机排放尾气净化技术研究与优化近年来，随着汽车保有量的快速增长，汽车尾气排放对环境和人体健康带来的影响日益凸显。
为了保护环境和改善空气质量，汽车发动机排放尾气净化技术的研究与优化变得尤为重要。
本文将重点探讨当前常见的汽车尾气净化技术，以及如何进一步优化这些技术，以降低尾气排放对环境的影响。
首先，我们来了解一下目前常见的汽车发动机排放尾气净化技术。
其中最常见的技术是三元催化转化器（TWC）。
三元催化转化器通过将含有有害物质的尾气引导经过催化剂，在催化剂的作用下，将一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和有机碳化合物（HC）转化为无害物质水（H2O）、氮气（N2）和二氧化碳（CO2）。
这项技术已经被广泛应用于汽车尾气净化中，有效地减少了有害物质的排放。
然而，需要指出的是，传统的三元催化转化器存在一些局限性。
例如，低温下催化效率不高，催化剂容易失活，且对于某些有害物质的转化效果较差。
因此，优化尾气净化技术，提高催化转化器的效率非常重要。
在优化汽车尾气净化技术方面，一种新兴的技术是选择性催化还原（SCR）技术。
这种技术通过向尾气中注入尿素溶液，使其中的氨（NH3）与尾气中的NOx反应，生成氮气和水。
SCR技术在高温和低温下都具有较高的催化效率，能够有效地降低NOx的排放。
此外，SCR技术还可以与三元催化转化器相结合，形成串联催化系统，进一步增强尾气净化效果。
除了SCR技术，还有其他一些尾气净化技术也值得关注和研究。
例如，使用活性炭吸附技术可以去除尾气中的有机碳化合物。
通过将尾气引导经过活性炭吸附层，有机碳化合物会被吸附在活性炭表面，从而净化尾气。
此外，在燃烧过程中控制燃烧室的温度和压力，采用完全燃烧技术也可以减少尾气中的有害物质的产生。
除了技术本身的不断创新和优化外，政府部门和汽车制造商也在加大对汽车尾气净化技术的推广和应用。
政府可以出台相应的法规和标准，对汽车尾气排放进行监管，并鼓励和支持研究开发更加环保的汽车尾气净化技术。
我国汽车尾气净化催化剂的研究现状
起来的第三代产品 ， 该类催化 剂的主要成分是 Ｐ、 ｔ
Ｒ 等贵金属 ， ｈ 可同时净化汽车尾气 中的 Ｃ 、 Ｃ和 ＯＨ
的 １一 Ａ 导致催化剂的活性 下降， ３ １ ， ／ ０ 为此通 常加
入 Ｃ 、ａＢ 、ＴＺ 等稀土元索或碱金属 元素的氧 ｅＬ 、ａｓ、ｒ
ｐ ｒ ｃ ｔ ｎ ｃ ｔｌｓｓｉ ｈｎ ． ｕ ｆ ａｉ ａａｙ ｔ ｎ Ｃ ｉａ ｉ ｉ ｏ
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１ 汽车尾气净化催化剂 的分类
Ａｂ ｔａ ｔ Ｒ ｓａｃ ｒｇｅｓ ｏ ｕｏ ｂｌ ｘ ａ ｓ ｐ ｒ ｃ ｔ ｎ ｃ ｔｌｓｓ ｉ ｒｖｅ ｄ Ｔ ｅ ｉｆ ｅ ｃ ｆ ｓｒ ｃ ： ｅ ｅ ｒｈ ｐ ｏ ｒｓ ｆａ ｔｍｏ ｉ ｅ ｈ ｕ ｔ ｕ ｆ ａｉ ａａｙ ｔ ｓ ｅ ｉｗｅ ． ｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｅ ｉ ｉ ｏ ｌ
催化剂助剂为 Ｃ 、ａ Ｓ Ｚ 、 ｏＴ 的氧化物和碱 ｅ Ｌ 、ｍ、ｒＭ 、ｉ 金属 的氧化物 （ ａ 、 ａ ＳＯ等 ） ｃ Ｂ Ｏ Ｃ Ｏ、ｒ ， ｅ的氧化 物具
有以下特性 ： ①具有较高的储氧能力 ； ②可以提高贵
２ 三效汽车尾气 净化催化剂的组成
三效汽车尾气净化催化剂 由载体 、 一Ａ： １ 涂 ０
Ｐｒ ｓ ｎ ｔ ｔ ｓｏ ｓ ａ ｃ ｎ Ａｕ ｏ ｏ ｉ ｈ ｕ ｔ ｅ ｅ ｔＳ ａ ｕ ｆＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｔ ｍ ｂ ｌ Ｅｘ ａ ｓ ｅ Ｐｕ ｉ ｃ ｔ ｎ Ｃａ ａｙ ｔ ｎ Ｃｈ ｎ ｒｆ ａ ｉ ｔ ｌｓｓｉ ｉ ａ ｉ ｏ
汽车尾气净化器用金属载体材料的研究
第40卷第6期 现代冶金Vol.40 No.6 2012 年12 月 Modern MetallurgyDec.2012汽车尾气净化器用金属载体材料的研究张 京1，陈 融2（1.江苏省冶金研究所有限公司，江苏 南京 210007；2. 上海昌硕不锈钢处理有限公司，上海 200942）摘要：分析比较汽车尾气净化器用金属载体和陶瓷载体的物理参数，介绍了金属载体材料的生产工艺。
关键词：净化器；载体；金属载体；工艺 中图分类号：U465收稿日期：2012-08-12作者简介：张 京，男，高级工程师。
引 言汽车尾气的污染物主要有一氧化碳(CO) 、碳氢化合物(HC) 、氮化物(NO x ) 、二氧化硫(SO 2) 和微粒物质(铅化物、碳烟等) 。
城市中40 %以上的NO x 、80 %以上的CO 和70 %以上的HC 来自于汽车污染。
这些污染物直接威胁人类健康，还会造成酸雨和光化学烟雾，对动植物也有巨大的威胁。
汽车尾气排放污染的净化手段主要分为前处理、机内净化和机外净化三条途径。
前处理是指使用清洁燃料，从而从源头降低排放。
机内净化是改善发动机的燃烧状况，使燃料充分燃烧，降低有害物质的生成。
机外净化是通过安装尾气净化器等装置，对排出的气体进行净化。
目前机外净化即安装尾气器仍是许多国家控制汽车排放的重要措施。
1 载体材料汽车尾气净化的方法多种多样， 由于三元（铂、铑、钯或钌）催化剂具有较好的净化特性，已成为汽车尾气净化主流。
汽车尾气净化器由载体、高比表面积涂层和三元催化剂组成，根据载体材质，分为金属载体和陶瓷载体两种。
1.1 陶瓷载体目前，在汽车尾气净化器中广泛使用的是陶瓷蜂窝载体，载体内部涂覆高比表面积的氧化铝(Al 2O 3) 涂层，其上再浸渍活性组分。
陶瓷载体与颗粒状催化剂载体相比具有比表面积大、热膨胀系数小、阻力小、扩散距离小，有利于反应物的进入和生成物的离去并可以缩小反应器的体积等优点。
陶瓷蜂窝载体的主要原料一般是堇青石(cordierite) ，它是在MgO -Al 2O 3 - SiO 2 体系中高温合成的，最终的组成为2MgO ·2Al 2O 3·5SiO 2 ，焙烧的温度为1400～1450 ℃，堇青石不仅有低的膨胀系数、良好的耐化学腐蚀性能及良好的耐热性，而且本身的气孔率较高，如果加入30 %～40 %的造孔剂，吸水率可达30 %左右。
汽车尾气净化用贵金属催化剂研究进展
参考内容
近年来，随着环境保护意识的增强，燃油型汽车尾气净化技术的研究和应用越 来越受到。其中，三效催化剂（TWC）作为尾气净化的关键部件，其活性的研 究与提升显得尤为重要。本次演示将概述燃油型汽车尾气净化三效催化剂的发 展现状、研究进展及其优缺点，并探讨未来研究方向。
三效催化剂是一种能同时净化汽车尾气中的一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx） 和烃类（HC）的催化装置。它在降低汽车尾气污染、提高空气质量方面起着至 关重要的作用。然而，面对严格的环保要求和日益严格的法规，三效催化剂面 临的挑战也日益加大。因此，开展三效催化剂活性的研究与提升工作具有重要 的现实意义。
在分析讨论这些新进展时，我们发现：首先，新的催化剂材料和实验方法的引 入使得三效催化剂的活性得到了显著提升，且具有更好的抗中毒性能和热稳定 性。然而，这些新材料的引入也带来了成本较高的问题，需要进一步研究如何 在保证活性的同时降低成本。其次，虽然研究成果已成功应用于实际生产，但 在不同工况和环境下，三效催化剂的活性仍存在差异，需要进一步研究以优化 其适应性。
三、贵金属催化剂的未来发展趋 势
1、高效性：未来的研究将更加注重提高贵金属催化剂的活性和效率，以实现 更高效的尾气净化。
2、低成本：通过优化制备工艺和寻找新的载体材料，降低贵金属催化剂的成 本，使其更具市场竞争力。
3、环保性：未来的研究将更加注重开发环保型的贵金属催化剂，减少对环境 的负面影响。
综上所述，燃油型汽车尾气净化三效催化剂活性的研究新进展在提高催化剂性 能、增强抗中毒性和热稳定性方面取得了显著成果。然而，面对严格的环保要 求和日益激烈的竞争，三效催化剂仍需在降低成本、提高适应性等方面进行深 入研究。
未来，研究者们应继续三效催化剂活性的基础研究，探索新的催化剂材料和制 备方法，同时加强应用研究，优化催化剂在各种工况和环境下的适应性，为进 一步推动燃油型汽车尾气净化技术的发展提供有力支持。
净化器载体在汽车尾气处理中的研究进展
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ
ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ｅ ｈａ ｘ ｕ ｓ ｔ ，ｃ ｅ ｒ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ，ｍｅ ｔ ａ １ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ，ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ
随着 我 国经济 的飞速 发展 ， 汽 车作 为 一种 现代 化 的 交通 工 具正逐 年增 加 ， 国家 环保 部 发 布 的《 ２ ０ １ ２年 中 国机 动 车污 染 防治年 报 》 称， 我 国 已连续 ３ 年 成 为世 界 机 动 车 产 销第 一
是造 成灰 霾和 光化 学烟雾污染的重要 原 因， 因此机动 车污染防治的紧迫性 日益凸显。汽车尾 气净化 器是控 制汽车 污 染的重要 手段 ， 作为净化 器重要组成部分 的汽车尾 气净化 器用载体 因此成为Ａ． ４ １ ］ 研 究的热点之 一 。主要介 绍 了现 阶 段 国内外在汽车尾气净化载体方面的研 究现状及技术发展情况 。
・
８ Ｏ ・
材料 导报 Ａ： 综述 篇
２ ０ １ ４年 ２月（ 上） 第２ ８卷 第 ２期
净化 器载 体 在 汽 车尾气 处理 中的研 究 进展
支 浩， 汤慧萍 ， 马 军 ， 王建 忠， 敖庆波
（ 西北有 色金属研究 院 ， 金属多孔材料 国家重点实验室 ， 西安 ７ １ ０ ０ １ ６ ） 摘要 机动车污染 已成为我 国空气污染的重要 来源 ，
大 国。 监 测 显示 ， ２ ０ １ １ 年全 国机动 车 排放 污 染 物４ ６ ０ ７ ． ９ 万ｔ ，
体和催化剂 ３ 部分组成 ， 载体的性能直接影响着催化剂的活
性和净 化效 果 ， 因此 载体对 整个 催化 净 化器 的 高效 发 挥起 着 重要 的作用 。本 文 主要 介 绍 了现 阶段 国 内外 在 汽 车尾 气 净 化载体 方 面的研 究现状 及技 术发 展情况 。
汽车尾气处理中的三效催化剂技术进展
汽车尾气处理中的三效催化剂技术进展作者：王宏达来源：《科技创新导报》2011年第11期摘要:采用催化反应器和再循环技术(EGR)对汽车尾气进行处理,可以减低有害物质的含量。
催化反应器在排气温度下借助于尾气在催化剂表面进行氧化还原反应,将尾气中的中的CO、HC、NOX转变为无害的CO2、N2等,从而减少环境污染。
本文综述了催化剂在国内外汽车尾气排放中的处理技术,比较和分析了各种催化剂及其载体的应用情况。
关键词:汽车尾气三效催化剂技术进展中图分类号:X73 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(b)-0056-021 引言随着世界各国环保意识的不断增强,汽车尾气的排放受到越来越严格的限制。
当前采用催化反应器和废气在循环技术(EGR)对尾气进行再处理、降低有害物质的含量。
这种方法直接、经济、有效、应用非常广泛。
催化技术处理汽车尾气主要是通过氧化还原反应,将尾气中的CO、HC、NOX转变为无害的CO2、N2等,从而减少环境污染。
该技术的核心是催化剂,本文重点讨论汽车尾气处理过程中常见的三效催化剂及载体技术和反应机理。
2 三效催化剂2.1 贵金属催化剂20世纪80年代,美国首先推出了含有Pt、Rh、Pd的贵金属三效催化剂。
随着技术的发展,以堇青石蜂窝陶瓷为载体、活性氧化铝为涂层的贵金属三效催化剂已经发展成熟。
到90年代,贵金属三效催化剂的功能涉及面更广,还能解决汽车启动时的污染控制。
但该类催化剂必须使用无铅汽油,并要求实现发动机的闭环控制,精确控制比在理论值的14.7∶1附近。
2.2 钙钛矿型催化剂由于贵金属资源有限、价格高昂,减少贵金属用量或替代贵金属,成为汽车尾气净化催化剂的发展趋势。
早在1971年,Libby就首先发表文章指出,钙钛矿型稀土催化剂可以用于净化汽车尾气,他通过实验,用LaCoO3催化剂对甲烷、乙烷和乙烯的催化氧化进行了研究。
钙钛矿型催化剂的化学式一般以ABO3表示,A通常是碱金属、碱土金属或稀土等离子半径较大的金属,B 则是离子半径较小的过渡金属,如Co、Mn、Cu、Ni等。
突破欧Ⅲ标准 谱写自主创新新章——FD型汽车尾气三元催化高效净化器项目彰显产学研结合成效
国， 率先执行欧Ⅲ标准。同时规定，
未达 标 的新 车将 停 止在 北 京 销售 ， 而 任 何 整 车 厂 都 不 愿 意 放 弃 北 京 市 场 。追 寻前 景更 加 广 阔 、 术难 技
要 达 到最 好 的净 化 效果 ， 则要
让 涂 料 接 触 蜂 窝 孔 状 的 网 面 的 比 表 面 积最大 。三 元催化 剂 的外观呈 圆柱 形 、 跑道 形 、 圆形 ， 网面 的 椭 其
协 议 ，对接 了 Ｆ Ｄ型汽 车尾 气三 元 催 化 高效 净 化器 研 制项 目。 目前 ， 该 产 品 在 上 海 通 用 公 司 产 品 检 测 结果 中 ， 到 欧 Ⅲ标准 。这 一结 果 达 的 获得 ， 通过 多 年 的产 学 研深 度 是 结合 换来 的 。
平 台促 自主创 新项 目 “ 联姻 ”
了纳 米 材 料 ， 目前 ， 一 技 术 已达 这 到 国际水 准 。
局面 ，若再跟进 欧 Ⅱ标准 已无 意
义 。 外 ，０６年 １ ， 此 ２０ 月 北京 领先 全
的评价是净 化 器 的 产 业 化 发 展 的
优 秀技 术和 生产平 台 。
各 自所谓 的 “ Ⅱ标准 ”。 欧
是 国 家 级 专 家 、 士 生 导 师 ， 从 博 他 １９ 开始 ， ９６年 把多 年 的基础 研究 与 催 化 剂研 制 相结 合 ， 用 稀 土催 化 采 剂添 加 少量 贵金 属 ， 引入 纳 米制 备 技术 ， 经过 大量 的配方 筛选 、 能 、 性 结构 测定 研制 而成该 项 目。 产 品 该
装 车 后 的 整 车 排放 效 果 达到 欧 Ｉ Ｉ Ｉ
人往 约 ５公分高 的盘状 容器 中
添 加 纳米 涂料 ， 由机 器 分 别将 圆柱
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汽车尾气净化器载体及涂层的研究进展
摘要：
随着时代科技的发展，汽车在日常生活中起着重要的作用，但是随之而来的问题也是越来越多，交通拥挤等，但更为严重的是空气污染，温室效应。
虽然现在开始采用多种措施，但是还是避免不了有害气体的排放。
汽车尾气的污染物主要有一氧化碳( CO)、碳氢化合物( HC)、化物(NOx)、氧化硫( SO2)和微粒物质(铅化物、烟等)。
现在大多数国家和地区采用的是机内净化和机外控制两类技术，其中在汽车排气尾管安装催化转化器是被广泛采用的，催化转换器是由壳体、减震层、载体、及催化剂四部分构成的。
载体多以蜂窝陶瓷载体为主，催化剂则以尽量消除废气为目的来展开研究的。
根据多孔陶瓷材料在气体污染控制、废物处理及噪声控制等方面的应用研究现状，我们可以看到多孔陶瓷材料载体及催化剂在处理尾气方面做出的贡献。
关键字：多孔陶瓷载体、蜂窝陶瓷、γ - Al2O3 、堇青石
引言：
随着世界各国政府对汽车尾气排放日益重视且制定了严格的尾气排放标准,因而对汽车尾气净化器的要求也就越来越高，开发具有高效率尾气净化能力的催化净化装置迫在眉睫。
这个研究不仅仅实在汽车尾气方面，而且在各大工厂、研究所等废气、毒气排放方面也会有重大的社会价值。
甚至在更换催化剂后可以在更宽大的领域有作用。
以前存在的金属载体，由于其有很大的局限性。
逐渐的被社会淘汰，对于球形活性氧化铝载体，活性氧化铝主要是指γ - Al2O3，早期多采用此类载体。
但是由于活性氧化铝密度大，热容高，又是堆积式填装，易导致发动机排气阻力增大，背压大，油耗上升，功率下降而且在转化器中易磨损粉化，造成二次污染。
目前已经被整体式蜂窝状载体所代替。
蜂窝陶瓷无数相等的孔组成的各种形状，目前最大的孔数已达到了每平方厘米20~40，密度每立方厘米4～6克，吸水率最高达20%以上。
由于多孔薄壁的特点，大大增加了载体的几何表面积和改善了抗热冲击性能，目前生产的产品，其网状孔以三角和四方为主，三角比四方承受力好得多，孔数也多些，这一点作为催化载体尤其重要。
随着单位面积孔数的提高和载体孔壁厚度的减少，陶瓷载体的抗热冲击趋势是提高的，热冲击破坏的温度也是提高的。
因此蜂窝陶瓷必须要降低膨胀系数和提高单位面积的孔数。
热膨胀系数是主要性能指标。
多孔陶瓷材料在环境工程中应用的吸附、滤等机理及孔隙率、孔径、径分布等参量指标是影响多孔陶瓷材料作为环境功能材料性能的决定因素。
其韧性、性和形貌的控制及再生利用等是当前研究的热点和难点。
堇青石（MgO2Al2O3.5SiO2）是现在比较好的材料实验通过测定不同材料的性能和不同的制备方法来评测多孔陶瓷载体的用料及生产方式，来最大效率的处理尾气。
1. 制备多孔陶瓷材料的常用工艺比较
成型方法孔径
气孔率
( %) 优点缺点
应用实例
有机泡沫浸渍工艺100μm～
5mm
70～90 能制备高气孔率闭
气孔制品且强度
好
不能制备小
孔径闭气空
的制品，制品
形状受限，密
度不宜控制
金属熔体过滤
器
发泡工艺10μm～
2mm 40～90特别适于制备闭气
空孔的制品，气孔
率大，强度高
对原料的要
求高，工艺条
件不易控制
轻质建材，保温
材料
添加造孔剂工艺10μm～
1mm
≤50 可制得形状复杂及
各种气孔结构的制
品
气孔分布性
差、不适宜制
备高气孔率
的制品
一般过滤器催
化剂支持体
溶胶-凝胶工艺2nm～
10nm
≤95 适于制备微孔陶
瓷及薄膜材料，气
孔分布均匀
原料受限，生
存率低，制品
形状受限制
微孔分离膜、
吸音材料
挤压成型≥1mm ≤70 孔形状、尺寸高度
均匀可控，易大量
连续生产很难制造出
小孔径制品
汽车尾气催化
剂载体
颗粒堆积0.1μm至
几十毫米20~30 容易加工成型，强
度较高
气孔率较低部分催化膜
由上表格可见，挤压成型是如今制造汽车尾气催化剂载体的常用方法，这种制备方法制备的蜂窝陶瓷尺寸、形状、间壁厚度、孔隙率等均匀性优良，但是对材料的塑性要求很高，所以说提高材料的韧性势在必行。
2. 多孔陶瓷的强韧化
目前，广泛采用的载体是为蜂窝状的堇青石。
堇青石载体在高温成型过程中，比表面积急剧下降，约为每克几个平方米左右。
其合成见图1，在制造载体的过程中往往会加入一定量
的氧化物，比如氧化铝、氧化锆富铝红柱石等。
下面介绍一下载体加入氧化锆的情况，氧化锆会随着温度变化变化形成单斜晶、正方晶与立方晶三种结构。
在室温下单斜和正方之间相互转化，引起体积变化，可以加入Y2O3、CaO 、MgO 等氧化物固溶于氧化锆形成稳定的氧化锆，这种材料具有优异的绝热性与接近耐热合金的膨胀系数。
随着粉末合成技术的进步，部分稳定化氧化锆（PSZ ），这种材料具有高破坏韧性值，其破坏强度在蜂窝型陶瓷体具有最高值而
且有优异的耐磨损性能。
图 1 堇青石的合成 图 2 附着薄涂层后的蜂窝陶瓷
3. 催化剂表面涂层要求
蜂窝状结构的表面通常是玻璃状或者相当平滑，难以固定催化组分，因此需要在其表面涂上一层涂层。
这种涂层不仅易于固定催化剂活性组分，而且应该具有较大的表面积而使催化剂更加稳定，并能抗硫和卤素等化学毒物。
汽车已涂层只用于蜂窝状催化转化器,要求它与基体的热膨胀系数相差较小,以免发生两者的分离;还要能耐高温,不发生烧结或相变,以保持高的催化转化比表面积。
此外催化助剂往往直接加入涂层中,希望利用涂层与催化剂的强相互作用,改进催化性能,因而涂层常含有铂族贵金属,此外通常还含有催化助剂和添加剂，它的技术关键在于维持在高温服役时的高的比表面积;保持与蜂窝陶瓷载体的较好的 结合;减少涂层对载体的弱化作用。
A l2O 3的高度分散和稳定化对催化转化器的催化性能有决定性的意义（其显微结构见图2） 。
4. 涂层与载体的结合程度影响因素
调节涂层的弹性模量可以调控复合材料热膨胀系数。
对负载成分和制备条件进行优化,改善涂层的微观结构和弹性模量,使弹性模量变化于 32. 3～0GPa 之间。
当涂层的弹性模量较小时,才能使基体膨胀系数小的优点发挥作用。
实测的复合材料的热膨胀系数在 6～ 15×10- 7之间
,
故涂层的弹性模量应在0～10GPa。
这说明堇青石与 A l2O 3的结合并不完整。
这有利于耐久性的提高。
涂层后不应对蜂窝陶瓷产生有害的影响。
小心地控制涂层工艺可避免这一点。
结论：
目前在多孔陶瓷材料的研究和应用方面还存在许多问题有待解决；( 1 )多孔陶瓷特有的高脆性和低韧性；( 2)精确的孔形貌结构的控制；( 3 )低成本、高生产率、工艺成熟的工业规模的生产制备方法；( 4 )多孔陶瓷材料的二次修饰及处理；( 5 )实际应用后多孔材料的再生及回收利用；( 6 )提高催化剂载体活性的同时兼顾使用寿命等。
但是我相信随着各应用领域对多孔陶瓷需求的不断扩大及对高性能多孔陶瓷的迫切需要，特别是本世纪控制和改善环境的呼声不断高涨，将会促进多孔陶瓷技术飞速发展。
多孔陶瓷因其特殊的孔结构和陶瓷本身的特殊性能，使其成为一种性能优异，作用独特的新型陶瓷材料。
多孔陶瓷的研究和开发已经受到人们的普遍重视，多孔陶瓷在许多领域已有广泛的应用，特别是在能源、环保、化工等方面的应用已初露锋芒。
这就激励着我们的陶瓷工作者要深入涉及更广阔的领域，保持开发创新的思维方式，将我国多孔陶瓷材料的研究开发推向一个新的高度。
-参考文献：
[1] 曾令可，王慧，罗民华等.多孔功能陶瓷制备与应用［M］.北京：化学工业出版社，2006.167-169.
[2] 穆柏春等.陶瓷材料的强韧化［C］.北京：冶金工业出版社，2002.257-260.
[3] 王零森.特种陶瓷［M］.湖南：中南工业大学出版社，1993.425-430.。