汽车尾气处理中的三效催化剂技术进展
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。
车用三元催化转换器的研究进展及发展趋势
介 绍 了近 些年 三元 催 化 转换 器 的研 究进 展 ， 转换 对 器 的催 化剂进行 了详 细 介 绍 ， 出稀土 催 化 剂 的发 指 展潜 力 。 同时介 绍 了稀 薄燃烧 的催 化转换器 以及老 化 的转换 器再 生技 术 的研 究进 展 ， 对发 展 趋 势进 并
行 了探 讨 。
收 稿 日期 ：０ １ ７ １ ２ １ 一Ｏ 一Ｏ
感， 而且 在高 温 下容 易 与 Ｒ ｈ形 成 合 金使 催 化 剂 活
基 金 项 目 ； 津 市 科 学技 术 委 员 会 基 金 项 目（０ ９ Ｊ ０ １ ） 天 ２０ Ｇ Ａ１ ０ ８ 作 者 简 介 ； 同 国 （ ９４ ， （ ） 山 东 ， 士 贾 １８ 一） 男 汉 ， 硕 主 要 研 究 汽 车 排放 控 制 技 术 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不可 忽略 的是钙钛 矿催化 剂作 为高效 型催 化剂
在 工业化 生产 中 ， 还存在 一些 问题 ： 首先稀 土元 素 中 的钴 （ ｏ 虽 然 活 性 很 好 ． 却 属 于 德 国环 境 标 准 Ｃ ） 但
Ｎｏ 的催 化 和 对 ＮＯ 的生成 作 用 ， 现 当钼 含 量较 发 高 时 ， 以大 大提高 对 Ｎｏ 的吸 附作用 ， 可 从而 间接地 提 高 了转 化率 。
环境 的波动过 程 中时 ， 原子 会 像 钯 阳离 子 进 入格 钯 子框 架一样 进人钙 钛 催 化剂 表 面 ， 像钯 微 粒 一 样 并
氛 中供 氧 ， 氧化 气 氛 中耗 氧 。因此 ， 用稀 土代 替 在 应
部分 贵金 属 制成 催 化 剂 ， 过渡 金 属 氧 化物 相 作 用 与 能 显著 提高 催化 剂 的 活 性 和抗 铅 中 毒性 能 ， 能 提 并
汽车尾气净化催化剂回收技术发展现状
--●Vol.30,No.22012年2月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization汽车尾气净化催化剂回收技术发展现状曲志平,王光辉(徐州北矿金属循环利用研究院,江苏徐州221006)摘要:随着全社会环境意识的增强,汽车尾气污染问题引起人们的广泛关注。
采用三效汽车尾气净化催化剂能有效解决目前汽车尾气的污染问题。
以堇青石蜂窝陶瓷为载体,活性氧化铝为涂层,涂载贵金属铂、铑、钯的三效汽车尾气净化催化剂已发展成熟,并获得广泛应用。
介绍了汽车尾气净化催化剂的产生,阐述了汽车尾气净化催化剂回收技术的发展现状。
关键词:三效汽车尾气净化催化剂;堇青石;回收技术中图分类号:X734.2;TG146.3文献标识码:A文章编号:1008-9500(2012)02-0023-04Present Research Status and Development on RecyclingTechnology of Spent Automobile CatalystQu Zhiping ,Wang Guanghui(Xuzhou-BGRIMM Metal Recycling Institute,Xuzhou 221006,China)Abstract :Today we have focused on the car exhaust pollution problem with the stronger environmental consciousness .The three-way automotive exhaust catalysts can be used to solve the vehicle exhaust pollution effectively.The three-way automotive exhaust catalyst which was carried by cordierite honeycomb,covered by activated alumina and precious metals (platinum、rhodium and palladium)has been developed.This paper expatiate thegeneration of the automotive exhaust catalysts and the status quo on recycling technology for automotive exhaustcatalysts.Keywords :three-way automotive exhaust catalysts;cordierite;recycling technology随着汽车工业的高速发展,汽车尾气的治理日益受到重视。
汽车尾气净化三效催化剂研究进展
摘
要 ： 效 催化 剂 是 汽 车 尾 气 净 化 最 主要 的 方 法 ， 三 目前 已 发 展 到 第 四 代 。 开 发 金 属 合 金 载 体 ， 以
及 新 型 单 钯 催 化 荆 、 渡金 属 型 或 稀 土 钙 钛 矿 型 催 化 剂是 今 后 三 效催 化 荆研 究 的 热 点 。 过
淘汰。
随着 Ｎ 排 放 法规 的 出 台 ，０世 纪 ７ Ｏ ２ ０年代
末 出现 了 Ｐ — ｈ双 金属催 化 剂 ， ｔ ｔ Ｒ Ｐ 针对 Ｈ Ｃ和 Ｃ Ｏ
整装催 化 剂 中蜂 窝状 陶瓷载体 具有 较低 的热
的氧 化 ， ｈ针 对 Ｎ Ｒ Ｏ，的还 原 ， 催化 剂 的总体 性 能 通过 Ｐ— ｈ协 同作 用 完 成 ， 同 时 净 化 ＨＣ、 Ｏ ｔ Ｒ 可 Ｃ 和 Ｎ 故 称三效 催 化剂 。 Ｏ
２ Ｉ ５ ｉ ； 融 分 解 温 度 为 １ ５ Ａ ， ・ＳＯ，熔 Ｏ ０℃ ； 热 温 ４ 耐 度 １０ ０℃ ；５～９ ０℃ 之 间 平 均 热 膨 胀 系数 为 ４ ２ ０
引起 全球 范 围极 大 关 注 ， 对 汽 车 尾 气催 化 技 术 又
提 出了更高要 求 。要求 其作 用 扩大 到能 解决 富氧
为城市 中最 主要 的 大 气污 染 源 ， 着 生 活水 平 的 随
气氛 下 Ｎ 的还 原 问题 ， Ｏ 以及汽 车 冷启动 的 污染 控制 ， 于是 出现 了第 三 代低 温起 燃 和耐 高 温 的 三
效催 化 剂 。
提高 ， 该问题 日趋 显 著 。尾 气成 分 主 要 有 一 氧化
坏 了人类赖 以 生存 的 自然 环 境 。 目前 ， 国纷 纷 各
制定严格 的汽 车 污 染 法律 法 规 ， 以期 达 到加 强 管
三效催化剂机理研究
综述专论引言汽车工业的发展在推动经济繁荣的同时也造成了严重的环境污染。
汽车排放的污染物包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、硫化物、颗粒（铅化合物、黑碳、油雾等）、臭气（甲醛、丙烯醛）等，其中CO、HC、NOx是造成环境污染的三种主要气态污染物，对人体的危害极大，在增加大气污染的同时，也破坏了生态平衡。
更重要的是，这些污染物在一定条件下会生成二次污染物——光化学烟雾，从而对环境造成更大的危害，因此，许多城市将控制机动车尾气作为改善空气质量的重要措施[1]。
而在众多的尾气排放控制手段中，催化净化已经成为控制汽油车尾气污染的重要手段之一[2]。
1.三效催化剂的结构与组成汽车尾气催化剂主要有两种类型：蜂窝型和颗粒型。
但是，由于颗粒型催化剂单位体积的重量为蜂窝型的23倍，且有加热时间长，易磨损等缺点，因此自80年代起，颗粒型催化剂逐渐为蜂窝型催化剂所取代。
汽车尾气催化剂从70年代中期在美国开发并使用三效催化剂机理及技术进展以来，按其特点可以分为以下几个阶段：（1）Pt，Pd氧化型催化剂为第一代产品，主要控制CO和HC的排放，70年代在美国曾得到广泛的应用。
（2）还原氧化双段催化剂为第二代产品，应用于80年代。
在催化剂的还原段，NOx被还原为NH 3，但是经过氧化段又被复原，所以它并未得到实质性的使用。
（3）三元催化剂为第三代产品，主要控制尾气排放中的CO、HC及NOx，其主要活性成分为Pt、Rh、Pd 等贵金属。
（4）单钯催化剂为第四代产品，虽然可耐更高的温度，但对空燃比和燃油的要求也更高，因此未得到工业应用。
现今最为常见的汽车尾气催化剂又被称为三效催化剂或三元催化剂(Three-Way Catalyst，简称TWC)，这是因为它能同时净化汽车尾气中的三种有害成分的缘故。
三效催化剂主要由四部分组成：载体、氧化铝涂层、活性组分和助剂。
1.1载体载体是担载主催化剂和助催化剂组分的组分[3]，从汽车尾气排放标准要求及催化技术发展来看，载体形式主要有颗粒状和整装两类。
汽车尾气净化催化剂的研究及其进展
ｏ ｉｅｃ ｔ ｙ ｔａ ｄ ｍａｅ ｕａ ｉｖ ａａｙ ｔｂ ｔｌｉｎ ． ｒ ｅｍｏｅ ｗｅｄｉｃ ｓ ｈ ａａｙｉ ｃ ａ ｉｍ ｆｔｅｅ ｃ ｔｌｓｓｉ ｘｄ ａａ ｓ． ｎ ｌ ｅ ｌｒｓｅ ｅｃ ｔ ｓ ｙｍｅａ ｏ ｓ Ｆｕｔ ｒ ｒ， ｓ ｕ ｓｔｅｃ ｔｌｔ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｈ ｓ ａａｙｔ ｎ ｌ ｌ ｈ ｃ ｐｏｐｅ ｔ ｆｒｔｅｆ ｔｅ ｒ ｓｗｅｅｐ ｏ ｏ ｅ ， ｒｓ ｃｓｏ ｈ ｕｌ ｒ ｌ ｗｏ ｋ ｒ ｒｐ ｓｄ
Ｋｅ ｗｏ ｄ Ａｕ ｏ ｂ ｌ ｘ ａ ｓ ： ａ ａｙ ｔ ｐ ｒｆ ａ ｉｎ ｙ ｒ ｓ： ｔｍｏ ｉ ｅ ｈ ｕ ｔ ｃ ｔ ｓ ； ｕ ｉ ｃ ｔｏ ｅ ｌ ｉ
ｅ．Ｉ ｈ ｎ ｔｅ １ ｎ ｔｅ ｅ ｄ，ｈ
１引 言 ．
越重 要 的作 用 。 钙钛 矿结 构 催 化 剂 的分 子 式 为 Ａ Ｏ ， Ｂ Ａ位 通 常 是 Ｌ ａ
使 对 Ｏ 汽 车 尾 气 中 主 要 成 分 有 Ｃ Ｎ ｘ Ｓ ＨＣ 颗 粒 物 等 ， 中 Ｃ 和 比 ． 之 有 适 当对 称 能级 的轨 道 ， 提 高 还 原 Ｎ ｘ的 选 择 性 和 三 效 催 Ｏ、 Ｏ 、Ｏ 、 、 其 Ｏ ９ ２年 Ｗｉ ａ ａ ｅ ｔ 钙 铁 矿 型 氧 化 物 作 过 ｓ ｎｔ ｎ１ ｗ ｈ ４ 对 Ｎ ｘ在大气污染物总量 中分别达 到 ８ ，％和 ４ ．％， ０ ２５ １Ｏ 而在市 区空气 中 化 剂 的 功 能 尤 为重 要 。 １７ 系统 的评述 ，其中对 Ｌ Ｃ ０ 的初步检验表 明， ｘ的高转化 率可在 ａｏ ＮＯ 分别 是 ９ ％和 ７ ％ｍ． 进 行 Ｃ Ｏ ４ 因此 Ｏ和 Ｎ ｘ的 消 除 势 在 必行 。 Ｏ Ｃ 高浓 度 时达 队 ， Ｏ 和 ＨＣ Ｏ Ｃ ｘ的高 转 化 率 可 在 Ｃ 低 浓 度 时 达 到 。 Ｏ ２汽 车尾 气 净化 催 化 剂 的 主 要 特点 ． 复 杂 的工 况 ， 刻 的 操 作 条 件 ， 格 的转 化 要求 对 当 今 汽 车 尾 气 苛 严 净化 催 化剂 提 出 了极 高 的 要 求． 能 良好 的 净 化 催 化 剂 主要 应 该 具 有 性
2024年汽车三效催化转化剂市场环境分析
2024年汽车三效催化转化剂市场环境分析1. 引言汽车三效催化转化剂是一种重要的环保材料，用于汽车尾气处理。
随着环保意识的增强和政府对汽车尾气排放的监管力度加强，汽车三效催化转化剂市场呈现出快速增长的趋势。
本文将对汽车三效催化转化剂市场的环境进行分析，包括市场规模、主要市场驱动因素以及市场竞争形势等。
2. 市场规模分析根据市场研究机构的数据显示，汽车三效催化转化剂市场规模呈现稳步增长的趋势。
预计到2025年，全球汽车三效催化转化剂市场规模将达到120亿美元。
主要原因包括以下几点：•环保意识的增强：随着全球环保意识的提高，政府对汽车尾气排放的限制日益严格，汽车制造商不得不采取措施减少尾气排放，推动了汽车三效催化转化剂市场的发展。
•政府政策支持：各国政府纷纷出台相关政策，鼓励汽车制造商使用催化转化剂，以达到环保要求，这也为汽车三效催化转化剂市场的增长提供了支持。
•技术创新：随着技术的进步，汽车三效催化转化剂的性能不断提高，为汽车制造商提供了更多的选择和解决方案，进一步推动了市场的增长。
3. 市场驱动因素分析汽车三效催化转化剂市场的增长受到多个因素的驱动。
3.1 环保政策的推动政府对尾气排放的限制日益严格，推动汽车制造商使用催化转化剂来减少有害气体的排放。
各国政府出台环保政策，对车辆尾气排放进行监管和控制，使得汽车三效催化转化剂市场需求增加。
3.2 技术进步的促进随着催化转化剂技术的不断创新和进步，新型的催化转化剂具有更高的效率和更低的成本，能够更有效地减少尾气排放，满足环保要求。
汽车制造商更愿意采用新型的催化转化剂，推动了市场的增长。
3.3 汽车产业发展的助推全球汽车产业的快速发展也为汽车三效催化转化剂市场提供了良好的发展机遇。
随着汽车销量的增加，对尾气排放的要求也不断提高，促使汽车制造商增加对催化转化剂的需求。
4. 市场竞争形势分析汽车三效催化转化剂市场竞争激烈，主要竞争者包括国内外的催化剂制造商和汽车制造商自己生产的催化转化剂。
汽车尾气三效催化剂
反应的进行，能快速发生氧活化和烃类的吸附。而由过 及其他非贵金属在催化剂中的作用有以下几个方面：
渡元素等非贵金属为活性组分的催化剂 ，则可以通过金
①存 储 及 释放氧，拓宽了空燃比工作窗口
属离子变价 ，利用晶格氧来达到催化氧化的 目的，而气
贵金 属 三 效催化剂对三种污染物的转化效率 只有
相中的氧不能吸附补充进来，需要较高的温度才能加速 在空燃比在化学计量比的附近时，才一能保持 良好的效
种助剂，提高热稳定性。ＮａｏｔｏＭｙｏｓｈｉ等提出半径为
０．ｎ 一０．１５ｎｍ的金属离子对氧化铝载体的热稳定性提
０「＿
１３．５ １４．０ １４．５ １５．０ １５．５
高很大，认为这样的离子占据 丫一Ａ１２０３的表面空位，能
空燃 比 （ Ａ／ Ｆ ） ． 有 效 地 阻 止铝离子和氧离子的表面迁移 ，稳定晶格结
三 ２６０一
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厂
标准 状； 扩、 岁 ｝．
４０ ６０ ８０ １００（Ｐｔ）
（１００％ Ｒｈ） Ｐｔ原子的百分含量％
图 ４ Ｐｔ一Ｒｈ的协同作用
上，４５％的铂和 ８５％的锗用于汽车催化。由于铂和锗的
当空 燃 比 在理论空燃 比附近时 ，３种活性组分的单
朱振 忠 ’， 田 群 ２， 陈 宏 德 ２
（１． 中 国 矿 业 大 学 ，北 京 １ ０００８３；２．中国科学院生态环境研究中心，北京 １００８５）
摘 要 ： 本文介绍 了汽车尾 气三效催化剂的基本工作原理 、结构和性能，概述 了汽车尾气催化剂的发展历程和
和氧化铝的相互作用，可以显著提高其热稳定性。另外， 面元素的价态。Ｔｏｍｃｒｏｎａ等研究表明，经过预还原处理
加人 ｚｒＯＺ能提高 Ｃｅ０２的储氧能力。研究表明，在向新鲜 后，含 Ｃｏ 、Ｃｅ 的催化剂的 ＣＯ、ＨＣ起燃温度有显著的下
汽车三效催化剂失活研究的进展
隧稻 全 球汽 １数 的急 刚 增 Ｉ １ 放法 规 的 Ｊ稍 排 口 严 格 ， 气 排放 问题 越 求越 受 划 最视 ， ｒ‘ Ｍ Ｊ 卜对 汽 伞 ：效 催化 刹 的耐久 性能 捉 ｆ 高 的 求 ｔ ¨Ｊ 在 ２ ０ １ ０１ ｉ ４ ．我 就 刈 机动 牟 ｆ十 关璎 求 ，ｆ陶瓷 蜂 窝栽 ｆＨ Ｊ 【＝ ！ Ｊ 佻 化 刘耐 久性 捉 化 制＞ ５万 ｋ ｌ 在川
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Ｚ Ｅ Ｉ Ｎ Ｈ ＭＩ Ａ Ｄ Ｓ Ｒ Ｈ ＪＡ Ｇ Ｃ Ｅ Ｃ ＬＩ Ｕ Ｔ Ｙ Ｎ
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史书编 呼： ｌ ４８ （１ ０ １ — ０ ２ （ ｌ（ １４ ２） ）２ ０ １－） ｛ 一 １ ｓ
汽车三效催化剂失活研究 的进展
正常 的失活 现象 ， 属蜂 窝 械体具 有机械 强度 高 ， ｆ企 ｎ 防震 性 能好 等 优点 很 难 发 生机 械失 活 。 会属 载体 但
材 料 的成 型Ｔ 艺较 复 杂 ， ｊ 面层 的附着 力 较 与 生表 弱 及成 本较 高 还 未得 到普 遍 Ｊ 刖 此 目前催 化 剂 ｛
２ １ 年第 ４ 卷第 １ 期 ００ ｌ ２
《 江化 工 》 浙
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火， 封金 属 粒 其 表 山分 敞 的 度 就 越 火 活性
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三效催化转换器性能研究
三效催化转换器性能研究摘要：汽车排放的尾气已成为我国城市的主要污染源。
三效催化转换器是安装于汽车尾气后处理系统中的机外净化装置，通过负载在其载体孔道表面的贵金属催化剂的催化作用，将尾气中的CO、HC和NOx氧化和还原成無害的CO2、H2O和N2。
本文以三效催化转化器的发展情况及研究的现实状况为出发点展开研究，通过明确三效催化转化器的相关概念并分析三效催化转化器的作用机理之后，提出了更好利用三效催化转化器的具体措施。
旨在研究三效催化转化器的性能同时，更加合理的、有效的应用好三效催化转化器。
关键词：三效催化转换器；性能自50年代以来，汽车工业的迅速发展促进了社会进步与经济繁荣。
但汽车排出的CO，HC和NOx等有毒气体，也给人类赖以生存的大气带来严重污染。
为了保护环境，限制和治理汽车排气污染成为十分紧迫的任务。
当用尽各种机内净化措施还是达不到净化要求时，人们将目光转向机外净化，汽车尾气催化转化器应运而生。
由于它能把三种有害物质HC，CO和NOx转化为无害的H2O，CO2和N2，称之为三效催化转化器或三元催化转化器。
现如今，随着汽车尾气排放标准的日益严格，三效催化器的研究也取得了较大的进展。
1.三效催化转化器的发展及研究现状1.1三效催化转化器的发展在20世纪70年代以来，绝大多数汽车采用汽油机作为动力，因此最先研究开发的汽车净化技术是汽油机的排气净化技术。
汽油机的主要排放物为CO、HC与NOx，在排放控制初期法规主要限定CO和HC的排放限值，因此首先研制的是促进CO和HC后期氧化的热反应器和氧化性催化转化器OC（OxidationCatalyticConverter）。
随着排放法规逐步加紧对NOx的控制，研究逐渐集中于能同时净化CO、HC以及NOx的三效催化转化器TWC。
1.2三效催化转化器的研究现状国内外学者对三效催化转换器结构的开发设计、与发动机的优化匹配等开展了广泛的研究。
随着计算机的高速发展，与计算流体力学，传热学，空气动力学等学科相结合，大型商业软件CFD仿真得以广泛，如FLUENT，STAR-CD，ANSYS，奥地利AVL公司的FIRE等软件。
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。
一种降低thc排放的三效催化剂及其制备方法
文章标题：一种降低THC排放的三效催化剂及其制备方法在当前社会环保意识不断提高的背景下，对于汽车尾气中的有害气体排放日益受到重视。
其中，THC（Total Hydrocarbon，总烃）是一种重要的大气污染物，其高浓度排放对环境和人体健康都会造成不良影响。
研发一种能够降低THC排放的三效催化剂成为了当前环保研究的热点之一。
本文将着重探讨一种降低THC排放的三效催化剂及其制备方法，并对其进行全面深入的评估和探讨。
1. 介绍在现代汽车尾气处理系统中，催化转化器被广泛应用于降低有害气体的排放。
其中，三效催化系统被认为是一种效果较好的排气净化技术，具有对CO、NOx和THC等多种有害气体进行高效转化的特点。
针对THC的排放控制，一种高效的三效催化剂显得尤为关键。
本文将从其制备方法、催化性能和环境效应等方面进行全面分析。
2. 三效催化剂的制备方法针对降低THC排放的需求，研究人员提出了多种三效催化剂的制备方法，包括物理混合法、化学共沉淀法、溶胶-凝胶法等。
其中，溶胶-凝胶法因其制备过程可控性强、合成条件温和等优点而备受关注。
通过该方法可以制备出具有高比表面积和较好分散性的催化剂，从而提高其催化性能和稳定性。
3. 催化性能评价对于三效催化剂的催化性能评价是一个复杂的过程，通常需要考虑其对THC的转化效率、稳定性以及耐久性等方面的指标。
实验结果表明，采用溶胶-凝胶法制备的三效催化剂在低温下即可实现对THC的高效转化，且具有较好的耐久性，可长期稳定工作。
这为控制汽车尾气中THC排放提供了一种有效的途径。
4. 环境效应通过使用这种降低THC排放的三效催化剂，汽车尾气中THC的排放量将显著降低，从而减少大气污染物对环境的影响。
这不仅有利于改善城市空气质量，减少光化学烟雾和臭氧的生成，还能有效保护生态环境，降低人体对有害气体的暴露。
总结一种降低THC排放的三效催化剂及其制备方法具有明显的环保效益和应用价值。
当前，对于这种催化剂的研究仍在不断深入，未来可以进一步优化其合成工艺和催化性能，使其在汽车尾气处理领域发挥更大的作用。
TWC处理汽车尾气的研究进展
管 汽车生产 量 和保有 量都 不高 ,但 汽车生产 工 艺 比较 落后 ,车辆 超 期服 役 多 ,保养 不 苦 ,致 使 尾气 排放物 比国外 同类型车 高几 倍 .甚至几 十倍 . 因此 , 限制 和 治理 汽 车排气 污 染 已成 为 十分
化效率 低 .在 实际运 行 中, 由于 汽车工 况 多变 .要求 汽车 能够 适 应较 大 的 空速 范 围 ;( )空燃 3 比 ( /F :只 有发 动机 的空燃 比在理 论 空 燃 比 (47 附 近时 ,催 化 剂对 HC 3 A ) 1 .) ,( 0,N O 的 净化 率 同时达 到最佳 值 ( 1 .否 则其转 化率 将 受 F波动 的较 大影 响 ( 2 J 图 ) 图 ) .
已制 成整 体 的蜂 窝状催 化剂 _ ,其应 用 已趋 于 成熟 . 5 J 1 TWC的性能 要求及 活性丧 失 .2
1 2 .1 催化 剂性 能要 求 ( )高 活性 :汽 车尾气 排放 量大 ,催 化转 化 器 安 装空 间有 限,决 1 定 了尾气 催化 剂必 须 在 高速 下使 用. 在 高 速 ( 高 空 速 可 达 1 5×1 I )下 要 保 持 高 转 化 最 . 0 h1 率 ,催化 剂必 需具 备相 当高 的活 性. ( ) 良好 的选 择性 :能 对各种 有 害物 质进 行 转化 . ( ) 良 2 3 好 的稳定 性 :尾气 排 放温 度 变化 幅度 大 ,正 常 操作 温度 3 o 0 o ～5 0℃ ,短 时 间 内可高 达 10 0 0
贵金 属组 成 ,故 又 称之 为三元催 化 器,简 称 1 c w o
新一代三效催化剂的关键材料CexZrxO固溶体研究进展
新一代三效催化剂的关键材料─Ce x Zr1-x O2固溶体研究进展胡玉才，冯长根，王丽琼，王大祥，张兴燕<北京理工大学机电工程学院，北京100081）摘要：汽车尾气排放法规的日趋严格迫切要求开发高性能的三效催化剂。
传统三效催化剂中的CeO2高温下易发生烧结而降低或失去储氧能力。
而加入锆所形成的CexZr1-xO2固溶体具有良好的抗高温老化性能、低温还原性能和较高的储氧能力，可以作为新一代三效催化剂的关键材料。
b5E2RGbCAP关键词：CexZr1-xO2固溶体，储氧能力，三效催化剂，材料1 前言温室气体和其它污染物的过量排放给现代社会造成了严重后果，人们对它的关注已经上升到全球水平。
汽车尾气被确认为是空气污染的主要来源。
随着公众环保意识的加强，美国，欧共体和日本正在强制执行较为严格的汽车尾气排放标准<表1）[1]，特别是美国加州的标准更为严格，要求所使用的车辆均达到超低排放<ULEV）。
我国的北京计划在2008年举办奥运会之前，尾气排放至少要达到欧2标准，力争达到欧3标准。
三效催化转化器虽然是20世纪治理汽车尾气最有效的手段之一，但传统的转化器的性能难以满足超低排放的要求。
另外，CO2的限制排放要求将空燃比<A/F）变为贫燃<lean-burn）条件，而目前的转化器不能很好地将有毒尾气特别是NOx转化。
因此，特别需要高性能的三效催化剂<TWC）来净化汽车尾气。
开发高稳定性、高活性的通用TWC已经成为政府和工业研究部门急需解决的问题[2]。
p1EanqFDPw表1 美联邦、加州和欧共体的汽车尾气排放标准<g.km-1）CO HC NOx 美联邦1987 2.110.250.621994 2.110.160.252003 1.060.080.124加州TLEV 2.110.080.25LEV 2.110.050.12ULEV 1.060.020.12欧共体1996/97 2.70.3410.2522000/2001 2.30.200.152005/2006 1.00.100.08胡玉才<1970-），男，博士生，应用化学专业，研究方向为汽车尾气催化净化。
三效催化剂资料
对稀燃条件下汽车尾气催化净化是有关汽车排污控制的世界性难题。
由于发动机在稀燃条件下工作时，空燃比远大于理论值，燃烧充分，提高燃油经济性，其排放的污染物中CO和HC的含量大幅度下降，但富氧使得尾气中O2及NOx含量较高。
目前的铂族金属三效催化剂不适用氧过量条件下的尾气净化，在富氧下NOx还原性能大幅度降低，因而研究稀燃（富氧）条件下的催化净化技术成为控制汽车尾气污染排放的关键技术之一。
并且稀燃条件下的催化净化技术对柴油车、压缩天然气和液化石油气车的尾气排放控制也可提供相应的技术平台。
目前，世界各国均是以铂族金属(铂、钯、铑等)或铂族金属与稀土为活性组份，其中铂族金属用量1.5克～2.5克/升。
全球每年在汽车催化剂上耗用铂、钯、铑152.1吨，占总消耗量的58.9%。
为降低催化剂生产成本，部分取代或全部取代铂族金属的三效催化剂成为近年来研究发展趋势。
近年来，我国以研究、开发低含量铂族金属稀土基三效催化剂为主，工作集中在尽量降低铂族金属含量上，目前铂族金属含量已降至1g/L左右。
但由于我国铂族金属资源非常短缺，每年都需花费大量的外汇进口铂族金属；并且近年来国际市场铂族金属价格上涨迅猛，因此研究进一步降低铂族金属用量和以稀土为主，添加其它贱金属氧化物制成非铂族金属汽车尾气净化催化剂已成为当今世界各国研究的重要方向之一。
针对国内燃油稀燃条件和汽车尾气排放的特点，研制开发具有自主知识产权的非铂族金属汽车尾气净化催化剂及配套技术，主要分为以下6个方面：1）纳米稀土基复合催化剂活性组分和助剂的制备技术汽车尾气净化催化剂的制备关键技术一是配方，二是工艺。
近年来在非铂族金属催化剂上最终确定了几种较为成熟的、三效催化性能较好的催化剂配方。
如Ag系列、Au系列催化剂等，这几种催化剂已显示出良好的开发应用前景。
同时为给催化剂提供良好的催化环境，并提高催化剂的高温稳定性与使用寿命，我们现已将纳米粉体制备技术等先进技术用于制备活性组分与涂层助剂，由于纳米粉体的尺寸效应，使得催化剂、活性涂层助剂组分更容易达到均质、稳定。
高性能整体式汽车尾气净化三效催化剂的研究(摘要)
境 和经 济领 域具 有重 要 的意义 。 本 论 文 以 石 英 （ ｉ 、 硅 酸 乙 酯 （ ＯＳ ＳＯ ） 正 ＴＥ ，
摘要 ： 三效 催化 剂 广 泛 的应 用 于 汽 车尾 气 净 化 以减少汽 车尾 气 中 Ｃ ＨＣ、 ＮＯ Ｏ、 和 的排 放 。在 使 用 过程 中 ， 长期 暴露 在 一 个 热环 境 下 会 导致 催 化 剂
收 Ｃ ） 的优 良吸 收剂 ， （： 用于 化石 燃料 电厂及 相 关 的
高性能整体式汽车尾气净化 三效 催化 剂 的研 究
（ 宇 涛 ． 东 理 工 大 学 硕 士 学 位 论 文 ，０ ２年 ２月 ） 任 华 ２１
密集 Ｃ 放 源 ， 有 很 大 的应 用 前 景 。因此 ， Ｏ 排 具 研
及其 高温吸收 Ｃ ： Ｏ 性能研究
（ 维 高 ． 州 大学 硕 士学 位 论 文 ，０ ２年 ４月 ） 程 郑 ２１
收 率较 低 ， ３ ． ％ （ ） 当不 添 加 Ｃ Ｂ 时 ， 达 １ ９ ｗｔ ； ＴＡ 所
得 Ｌ Ｉ 样 品的最 大吸 收率 高达 ３ ． ％ （ ） ｉ （ Ｓ ） ４ ３ ｗｔ 。
最 佳制备 方法 后通 过在制 备过 程 中添 加表 面活 性剂
（） １ 以石 英 （ ｉ 和 ＬＣ 。为 原 料 ， 用 传 统 ＳＯ ） ｉＯ 采
固相 法 ， 究 了原料 配 比 （ （ ｉ 研 ｎ Ｌ ）： ｌＳ ） ４：１ ｒ ｉ 一 （
—
来 提 高 催 化 剂 的 热 稳 定 性 。通 过 运 用 ＴＧ ＤＴ ／ Ａ、
适 期应 后 Ｈ Ｓ去 除率仍 可 达到 １ ０ 。而塑料 垃圾 ０
机理(三效)
N2O(g)→N2O(a) (I1)
并且他们认为在高分散的催化剂上 N2 的生成按(R4)(R5)及(I1)(I2)来进行, 因为这时高度分散的 Rh 颗粒不能再使 NO 迅速分解。 综上所述,在三效催化剂对 CO+NO 的催化反应中,Pt 和 Pd 对 CO 的催化氧化 应起主要作用,而 Rh 对 NO 的解离(NO 还原的关键步骤)有很好的活化作用。氧原 子的存在可能会影响覆盖度并进而对 CO 的吸附与氧化及 NO 的吸附和解离有影响。 大量的实验事实表明 L-H 反应机理和实验事实相符。(陈秀敏版)
(陈秀敏版，接上面反应方程式)TPD 研究表明解离态吸附的氧较难脱附,只 有在催化剂温度高于氮气生成的温度时氧原子才能生成分子氧脱附。 氮气的生成 则被认为是通过两个反应途径: 低温下: 高温下: NO(a)+N(a)→N2+O(a)+S 2N(a)→N2+2S
Bell（Hecker W C,Bell AT.J.Catalysis,1983,84:200～215.）的工作表明 气相的 NO 和吸附态的 NO 的交换速度快于 NO 的还原速度。 CO 一经生成会立即脱附，N2 一经生成会立也即脱附 Kortluke（Kortluke O,von Niessen W.J.Chem.Phys,1996,105(11):4764～ 4774.）提出一种 L-H 型反应机理: 吸附与脱附步骤: CO(g)↔ CO(a) (A1) (D1) (R1) 2NO(a)→N2(g)+2O(a) (R4) 2NO(a)→N2O(a)+O(a) NO(g)↔ NO(a) (A2)
通常认为 NO 在催化剂表面的离解是 NO 还原反应的第一步骤。这一步骤在 Rh 上较 Pt 和 Pd 上进行的更容易，这就是为什么 Rh 在 NO 的催化还原反应 中起重要作用的原因。 使尾气催化剂交替处在贫氧和富氧的状态。为了使催化剂在贫氧状态下更好 的氧化 HC 和 CO，以及在富氧状态下更好的还原 NOX，常借助于催化剂涂层中 的氧化铈改善在此尾气条件下的氧化－还原反应，起到吸氧和释放氧的作用。
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。
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汽车尾气处理中的三效催化剂技术进展摘要: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1 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。
在此类催化剂中,以稀土元素和过渡金属元素组成的复合ABO3型催化剂性能较优,在中温区和中等空速时,具有与贵金属催化剂相近的催化活性,且高温下稳定,抗S、P等中毒能力强等,与贵金属催化剂十分接近。
3 三效催化剂的反应机理催化作用的核心是催化剂。
催化剂是一种能改变化学反应速率而本身和组成在化学反应前后保持不变的物质。
催化剂不能影响化学反应的平衡位置,也不能使热力学受阻的化学反应得以进行。
催化剂与反应物生成不稳定的中间化合物,改变了反应途径,降低了表观活化能,增大了表观指前因子。
所以,催化剂可使热力学允许的反应在适当的化学条件下具有较低的活化能,从而加速反应的进展。
三效催化转化器的反应机理如下:发生的化学反应主要是CO和HC的氧化反应以及NOX的还原反应,CO和HC与NOX互为氧化剂和还原剂。
另外,在汽车尾气排放物中除了含有CO、HC和NOX外,还含有大量的水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2),因此还伴随着CO的水煤气反应和HC的水蒸气重整反应。
4 车尾气催化剂的载体4.1 汽车尾气净化催化剂载体的种类汽车用催化剂载体由载体骨架和骨架表面的活性涂层组成。
国内外车用骨架的材料主要有陶瓷和金属两种。
从结构的形式上可以分为颗粒载体、蜂窝状载体和SiC泡沫陶瓷载体。
4.1.1 颗粒型载体颗粒型载体是汽车尾气催化净化器载体的最早形式。
它是由直径为3～4mm的活性氧化铝(γ-Al2O3)小球堆积而成。
贵金属催化剂活性物质沉积在比表面积为(70～350cm2/g)的氧化铝上。
氧化铝的作用是稀释、支撑和分散催化剂。
这种载体的优点是:比表面积大,机械强度高,制造简单,价格低廉,装填容易与活性组分的亲和力好。
其缺点是:发动机的排气阻力和背压大,油耗大,同时在高温腐蚀性气流的冲刷下易粉化。
4.1.2 蜂窝状载体蜂窝状载体的气体阻力小、机械强度高、热稳定性好、催化活性涂层薄且比表面积大。
目前此种载体已经得到较为广泛的应用。
常用的蜂窝状载体大部分是由陶瓷材料制成的,进年来由于科学的进步及不断的探索,开发了金属蜂窝状载体。
下面图1为蜂窝陶瓷载体的截面结构[14]。
(1)陶瓷蜂窝状载体:蜂窝陶瓷的孔型结构有两种即正方孔和三角孔型。
正方孔比三角孔型的比表面积小10%左右。
陶瓷的主要原料为堇青石(2MgO2·Al2O3·5SiO2),通过挤压成型烧制而成。
菫青石不仅有低的膨胀系数,良好的耐化学性能及耐热性。
而且本身气孔率较高。
为了固定催化剂。
蜂窝陶瓷载体表面通常涂覆一层均匀的高比表面涂层,然后把贵金属活性组分负载在其表面。
堇青石峰陶瓷一般由挤压制得,其步骤为:混合原料粘结剂→用水和其他添加剂塑化→挤压成形→干燥→烧成。
(2)金属蜂窝状载体:金属载体与陶瓷载体相比有自己的优点:金属载体的几何比表面积、开孔率均比陶瓷载体高。
这有利于催化剂活性物质的吸附,并减少排气阻力;此外,金属载体热导系数、热膨胀系数也高于陶瓷材料。
可以与催化净化的壳体实现很好的热膨胀匹配;而且它的热容比陶瓷载体低,可以缩短达到催化反应的温度和时间;由于其机械强度高,可以避免催化剂破碎而引起的二次污染。
目前被认可的可用作汽车尾气净化器的金属载体材料主要是:Fe-Cr-Al,Ni-Cr,Fe-Mo-W等三类合金。
其中Fe-Cr-Al最具有应用前景。
下面图2为蜂窝体的俯视图[14]。
4.2 关于载体材质的选择由上所述,汽车用催化剂载体由载体骨架和骨架表面的活性涂层(Washcoat)两部分组成。
国内外车用载体骨架的材料主要有陶瓷和金属两种。
由于金属的耐高温性(<1000℃)和抗氧化性能比陶瓷载体差,所以应用最为广泛的还是陶瓷材料。
目前,国内外已广泛实用蜂窝状陶瓷载体,其材质均采用堇青石。
4.3 载体表面改性在整个催化剂的系统中,催化剂的活性组分,无疑是最关键的技术,但是作为催化剂主要组分单元的载体,同样会对催化净化器的转化率及其耐久性起着决定性的作用。
因次,载体必须具有十分优良的耐热性能和抗高温能力。
由于堇青石蜂窝陶瓷载体比表面很小(<1m/g),为了使活性成分能均匀分散在载体表面,以提高催化活性和缩小净化器体积,必须在载体表面再涂上一层高表面积的活性涂层。
其中γ-Al2O3是目前应用最为广泛。
γ-Al2O3一般通过灼烧氧化铝的水合物(Al2O3·nH2O)而获得。
然而γ-Al2O3的热稳定性问题仍然长期困扰着人们,尤其在汽车行驶中,有时瞬间的排气温度可以高达1000℃,这种反复的高温冲击会造成γ-Al2O3向热力学稳定的α相和大颗粒化发展,致使比表面积的大幅度下降,使得催化剂的转化率降低甚至完全消失。
因此,为了提高γ-Al2O3的相转化温度、改善催化剂的热稳定性,各国科研工作者广泛开展了耐热涂层配方、工艺与高温热稳定性关系的研究。
通过大量实验,发现在铝胶中添加适量的稀土氧化物可以有效抑制γ-Al2O3向γ-Al2O3转化,有利于提高载体耐热稳定性。
评价一种材料的好坏由抗热冲击性能因子决定,抗热冲击性能因子R=σ(1-μ)/Eα其中σ/E的比值变化不大,R值大小主要取决于α,α值越小,则R值越大,材料的抗热冲击性能越好。
5 发展前景利用三效催化剂是最为有效控制汽车排放污染物的措施之一。
加之我国的稀土资源丰富,且稀土催化剂的研究已经处于世界的前列,因此着眼于开发不添加或少添加贵金属的稀土催化剂是主要的发展方向。
而在国外,三效催化剂的发展趋势是提高催化剂对NOX的选择还原性和开发相对便宜的全Pd三效催化剂,而稀土元素只作为贵金属的改性添加剂。
纳米稀土三效催化剂的成本低、其活性高于普通三效催化剂、催化效果好,将是一种新型催化剂,成为今后研发热点。
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