汽油发动机的尾气净化催化剂
汽油发动机的尾气净化催化剂
1、满足欧Ⅳ及以上排放标准的汽油车尾气净化催化剂
尾气排放特征:常规污染物为HC，CO，NOx，尾气温度有时超过1000℃以上，高空速（30,000－100,000h-1）, 高水蒸气（10％左右）浓度和SOx存在的极端条件下具有高活性和10万公里耐久性要求,且要求低贵金属。
欧Ⅵ及以上排放标准采用密偶催化剂（CCC）+三效催化剂(TWC)。
1）密偶催化剂（CCC）:靠近发动机、解决发动机冷启动时尾气排放。主要功能是降低冷启动时HC的排放量, 大部分HC是冷启动时排出的,这时催化剂未达到起燃温度不能进行反应和发动机启动时处于富油工况，氧化过程因贫氧而不完全。其关键是催化剂的低温活性、高温稳定性、抑制CO的转化和HC的高转化率。
2）三效催化剂（TWC）：在密偶催化剂（CCC）后，低贵金属，高性能及高温抗老化性（10-16万Km耐久试验）。
3）组成：
●基体：陶瓷蜂窝体或金属蜂窝体
●催化剂载体：氧化铝、储氧材料等
●助剂：ZrO2, La2O3等辅助材料
●活性组分：Pt、Pd、Rh等贵金属
4）尾气净化催化反应原理：
HC+O2 ? CO2 +H2O (1)
CO+O2? CO2 (2)
NO+CO ? N2+CO2 (3)
NO+HC ? CO2+N2+H2O (4)
NO+H2? N2+H2O (5)
CO+H2O ? CO2+H2 (6)
HC+H2O ?CO+H2 (7)
空燃比控制好才能保证最佳反应效果，每个反应都需两种反应物，λ=1，才能保证所需的各种反应物的量是合适的，净化效果最好，若空燃比偏差增大，净化效果急剧下降，甚至不能净化。
应用领域：轻型汽油车新车配套及在用车改装
2 、满足国Ⅲ及以上排放标准的摩托车尾气净化催化剂尾气排放的特征：常规污染CO 、HC 、NOx，成分复杂，温度高，空速大，对催化剂的要求非常苛刻。
产品的特点
1)优良的催化剂性能、三效窗口宽，转化效率高；
2)具有优异的温度特性，空速特性，空燃比特性；
3)催化剂的贵金属含量低，具有高的性价比；
4)催化剂涂覆均匀、牢固、不生锈、不脱落；
5)优异的耐久性能可满足国Ⅲ及以上排放标准和耐久性要求。
达到国Ⅲ标准的技术路线：化油器+二次补气+双级催化剂，化油器的空燃比变化很大。电喷+单级催化剂，电喷的空燃比变化较小。
应用领域：二轮、三轮摩托车及沙滩车（ATV）等新车配套
3 、满足EPA/CARB、欧洲认证等排放标准的非道路用催化剂产品的特点
1) 优良的催化剂性能、转化效率高；
2) 催化剂的贵金属含量低，具有高的性价比；
3) 催化剂具有优异的温度特性，空速特性，空燃比特性和抗老化性能，特别适合对耐久性
要求很高的场合。
载体：金属蜂窝体或金属丝网状体。
柴油发动机尾气排放污染物：CO、HC、NOx、PM四种污染物。
排放特征：温度低（200-450℃），O 2过量，高空速（30, 000-100, 000h-1 ）和SOx存在。
1、DOC（柴油发动机氧化型催化剂）
1）功能
氧化HC和CO；
氧化PM中的可溶性有机物（SOF）；
部分氧化PM中的碳颗粒(SOOT)；
涂覆在POC表面，氧化PM；
作为SCR催化剂的前级将NO氧化为NO2，增加SCR催化剂的性能。
2）DOC尾气净化催化反应原理：
HC + O 2? CO 2+ H 2O
CO+O2?CO2
SOOT+O2?CO2 部分转化
SOF+O2?CO2+H2O
SO2+O2?SO3 抑制发生
3）性能
SOF的起燃温度低，净化效果好；
HC，CO净化效果好；
良好的SO2氧化抑制性能；
DOC可单独使用或与POC、DPF和SCR配合使用。
2、POC
POC，为带催化剂层的通透式的DPF。通透式的DPF称为PDPF，也称为部分的DPF。带催化剂层的通透式DPF全称应为CPDPF，通常为POC。由金属纤维或金属孔板等材料制成，可经过处理后涂覆催化剂层，其特点是非壁流式，不会堵塞，免维护，成本较低,缺点是对PM的过滤效果较低，适合于柴油机欧Ⅲ、欧Ⅳ排放标准使用。
3、DPF
WDPF：即壁流式DPF，特点是过滤效率高
带催化剂层的WDPF通常称为CDPF
DPF有SiC和堇青石两种，SiC 耐热震性能好，价格高，制备困难，堇青石价格较低，耐热震不如SiC．未来不仅柴油车要使用，而且汽油车等车都要使用。
应用领域：轻、中型柴油车和船舶、叉车、挖掘机、柴油发电机组等
4、SCR（选择性催化还原NOx催化剂）
在稀燃，富氧，含硫，高空速（30, 000-100, 000h-1 ）,低温极端条件下净化NOx，极具挑战。
1）SCR催化剂上的催化反应
CO(NH2)2 + H 2O? 2NH 3+ CO2 (1)
4NH 3+ 4NO + O 2? 4N 2+ 6H 2O (2)
4NH 3+ 6NO? 5N 2+ 6H 2O (3)
4NH 3+ 2NO + 2NO 2? 4N 2+ 6H 2O (4)
8NH 3+ 6NO 2? 7N 2+ 12H 2O (5)
4NH 3+ 3O 2? 2N2 + 6H 2O (6)
4NH 3+ 5O 2? 4NO + 6H 2O (7)
4NH 3+ 4NO + 3O 2? 4N 2O + 6H 2O (8)
SCR反应是一个复杂的反应体系网络，对反应条件敏感，存在温度窗口。
2）分子筛基SCR催化剂
目前在一些国家使用的V 2O5 /WO 3 /TiO 2 催化剂，V 2O 5具有毒性，同时催化剂的温度窗口窄，耐高温性能差，报废后污染环境等。
发展的分子筛基SCR催化剂体系，由分子筛负载的Fe,Cu等氧化物组成。其优点是温度窗口宽，高温稳定性好，净化效率高，其性能明显优于V 2O 5/WO 3/TiO 2催化剂。催化剂经650℃64小时老化后仍保持优异的净化性能。为柴油机尾气中NOx净化的主流催化剂。3）复合氧化物低温SCR催化剂
发展的复合氧化物基低温SCR催化剂，在150℃以下起燃，表现出了优异的低温SCR活性和较宽的温度窗口。
复合氧化物低温SCR催化剂的性能
应用领域：中、重型柴油车和船舶、中重型叉车、挖掘机、柴油发电机组等
1、理论空燃比天然气汽车(CNG/LNG/LPG)尾气净化催化剂
CNG车尾气排放特征：除CO和NOx外，HC的主要成分为CH4，CH4是最稳定的HC化合物，CH4 和NOx的偶联反应比其它HC与NOx的偶联反应困难，导致NOx的转化难度大；同时CH4自身氧化的难度也大，所以，汽油车尾气净化催化剂不能用于CNG车的尾气净化。针对CNG车尾气净化的特点，专门开发了适合CNG车尾气净化催化剂的催化剂载体材料，在此基础上研制出满足理论空燃比CNG车欧Ⅲ和欧Ⅳ的尾气净化催化剂，具有优异的活性和耐久性。同时，此类催化剂可覆盖LPG和汽油车的尾气净化。
应用领域：CNG/LNG/LPG和含氧燃料车配套及在用车催化剂更换
2、稀燃CNG/LNG/LPG车尾气净化催化剂
尾气排放特征：主要成分是CH4和CO，尾气排放温度较低（最高温度550℃左右），NOx 少。在低温高空速条件下净化上述尾气极为困难。
在研制出适合于稀燃CNG车尾气净化催化剂的载体材料的基础上，研制出满足欧Ⅲ、欧Ⅳ、欧Ⅴ排放标准的稀燃CNG车催化剂，已成功用于多种型号的整车。尾气排放特征：主要成分是CH4和CO，尾气排放温度较低（最高温度550℃左右），NOx少。在低温高空速条件下净化上述尾气极为困难。
在研制出适合于稀燃CNG车尾气净化催化剂的载体材料的基础上，研制出满足欧Ⅲ、欧Ⅳ、欧Ⅴ排放标准的稀燃CNG车催化剂。
3、醇类、二甲醚等替代含氧燃料发动机尾气净化催化剂
替代燃料可与汽油、柴油混合或单独使用，其尾气排放特征：除常规污染物（HC、CO、NOX）外，还存在醇、醛、酸等非常规污染物，虽然排放量不大，但毒性很大，对人的身体健康造成极大危害，已开发了具有高低温活性和耐久性等特殊要求的替代含氧燃料发动机尾气净化催化剂。
////// 2.无锡威孚力达催化器有限责任公司
催化转化器：
催化转化器(Catalytic Converter)也叫催化器、净化器、汽车尾气净化器，是完成催化反应的装置。
催化器应用于汽车排气系统中。在闭环电喷系统下效果最佳。对于空燃比控制不精确的车辆，转化效率下降，严重的影响催化器的使用寿命。
催化器将汽车排气系统中的有害物质碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物转化为水蒸气、二氧化碳和氮气。
(一)工作原理
催化器的作用是降低化学反应的活化能，加快反应速度。
三元催化转化器（THREE-WAY CATAL YST）能同时将有害物质碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物转化为水蒸气、二氧化碳和氮气。氧化型催化器主要对碳氢化合物、一氧化碳起作用。主要化学反应有：
ＣＯ+１／２Ｏ２＝ＣＯ２
Ｈ４Ｃ２+３Ｏ２＝２ＣＯ２+２Ｈ２Ｏ
ＣＯ+ＮＯＸ＝ＣＯ２+Ｎ２
三元催化转化器要求对空燃比精确地控制在理论值附近才能对三种有害排放物同时实现高效率的转化。
氧化型催化器要有足够的氧气才能达到理想效果，必要时可引入二次空气。
催化器的转化效率除了本身的因素外，还和使用条件密切相关，其中最关键的因素是使用温度和空燃比。
催化转化器使用温度空燃比。
(1)有害排放物
汽车有害排放物一般指碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物。
一氧化碳（ＣＯ）毒性较强，血液中的血红素对ＣＯ比对氧有更高的亲和力，生成一氧化碳血红蛋白，破坏了血液的输氧能力，使人缺氧，严重时可导致休克和死亡。
碳氢化合物（ＨＣ）包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物与部分氧化物，未燃烃成分复杂，多达２００多种。其中有一些成分对人体有严重危害，损害人的呼吸道与中枢神经，更严重的是还有致癌物质。另外，ＨＣ可在阳光下与ＮＯｘ进行化学反应，产生一种毒性较大的光化学烟雾。其中最主要的生成物是臭氧Ｏ３，它具有很强的氧化力，能使橡胶裂损，损害植物生长，大气的可见度降低，并刺激眼睛及咽喉。
氮氧化物（ＮＯｘ）主要是指NO和NO2，NO的毒性比NO2小，但NO在大气中会缓慢氧化形成NO2。NO2是有刺激性臭味的气体，空气中若含有10～20ppm的ＮＯｘ即可刺激口腔和鼻道；含有50～300ppm则可引起头痛与损伤组织；大于500ppm，经几分钟就可使人出现肺浮肿而陷入危险。ＮＯｘ还与HC共同形成危害更大的光化学烟雾。
CO2虽对人体无直接危害，但它是温室效应气体，大气中CO2浓度增大，会导致地球变暖，对地球环境造成破坏，因此在发动机上控制CO2的排放，越来越受到人们的重视。
(2)空燃比
空燃比是空气与燃料质量的比值。
从原理上说，空燃比达到理论值时，燃料才会完全燃烧。
在不同的空燃比下各种有害物质浓度变化规律有所不同。当空燃比较小时没有足够的氧气烧完燃料，并造成部分燃料不完全燃烧，碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）生成量较高。随着空燃比的增加，CO一直呈下降趋势；HC先是下降，在混合气过稀时会出现点不着火或火焰传播中断，HC排放增加。氮氧化物（NOX）的生成条件是燃烧室内高温、富氧，在混合气稍浓于理论值时，排放量最大。
在催化器中，HC和CO的转化属于氧化反应，需要有额外的氧气；NOX的转化属于还原反应，需要脱氧。因此，富氧时HC、CO转化效率高，贫氧时NOX的转化效率高。在理论值附近一个很窄的范围内，HC、CO和NOX转化效率都比较高，称为空燃比窗口。空燃比窗口是选择和匹配催化剂配方的一个重要参数。
(3)使用温度
从原理上讲,催化器应工作在一个适当的温度范围。
首先要达到一定温度才能使其发生作用。通常我们把转化效率达到50%的温度称为起燃温度，它是选择和匹配催化剂配方的一个重要参数。一方面，在催化剂的开发中要尽量降低起
燃温度，另一方面，在排气系统中应使催化器尽量靠近发动机并考虑保温或加热措施，使催化剂能够尽快达到其正常工作温度。
其次，催化器也不能够耐受过高的温度。一般催化器能在800℃以下长期工作，最高温度不能超过900℃。过高的温度会使垫层的膨胀功能丧失，也会使增大比表面的γ-Al2O3烧结，造成转化效率永久性地下降。
再有，催化器属于发热零件，要注意不能对周围零部件造成危害，也不允许引燃地面的易燃物。必要时应采取隔热措施，降低其表面温度。
(二)基本构造
催化转化器主要由壳体、垫层和涂敷催化剂的载体构成。
在实际应用中，根据使用的具体条件，还可以有比较复杂的结构形式，包括连接管、法兰、吊钩、隔热罩、氧传感器座、内导向锥、隔热垫、支撑架、二次空气管等多种零件。
(1)载体
载体是承载催化剂的物体。它提供很大的表面使催化剂与有害气体充分接触。
车用催化器载体目前大多采用蜂窝结构，颗粒载体由于阻力大、易磨损而逐步淘汰。
金属蜂窝载体成本高、排气阻力低，用于离发动机近、温度较高的场合。
陶瓷蜂窝载体应用最广泛。对封装要求较高。其主要参数有外形尺寸、孔密度、壁厚、等压强度、抗热冲击性、热膨胀系数、吸水率等。最常用的规格是４００目（孔／平方英寸）、６.５mil(1/1000英寸）。
(2)壳体
壳体是催化转化器的外壳部分。
催化器的工作条件非常恶劣，要保证其使用寿命，壳体的选材和设计时要充分考虑耐腐蚀、耐高温、强度、刚度等各方面需求。壳体材料一般要选取不锈钢和耐热钢。常用材料有0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr11Ti等。壳体的型腔要与载体尺寸相配，过渡部分应合理引导和分布气体的流动方向，体积较大的壳体在结构上要设加强筋以提高刚度。(3)催化剂
催化剂是改变化学反应速度的物质，它参加化学反应，但反应前后质量保持不变。所以从原理上讲，它是无损耗的。
目前在车辆中广泛使用的催化剂材料是贵金属铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）。其它催化剂材料有过渡金属氧化物、复合金属氧化物等，一般都与微量贵金属共同使用。但其活性与贵金属有一定差距，尤其是低温活性较差。
催化剂的涂敷材料的构成包括主催化剂、催化助剂、稳定剂、大比表面基础涂层γ-Al2O3等。
催化剂的标称参数有贵金属含量、贵金属比例。性能指标有转化效率、起燃温度、空燃比特性、耐久性等。
贵金属
贵金属是指铂（Pt）、钯(Pd)、铑(Rh)，是催化剂中最昂贵的部分。其价格在国际市场上有较大波动
(4)复杂构造
在基本结构的基础上，增加一些辅助装置，可以满足具体使用中的不同要求。
左下图是一个比较完善的催化器的示例。除一般零件外，它还具有法兰、氧传感器座、内导向锥、隔热垫、支撑架等零件，整体隔热，表面温度低；减震、密封良好，使用寿命长，一般用于高性能车辆。
右下图是一个用于在用车改造的催化器示例。它具有二次空气管和隔热罩。在用车空燃比控制较差，很多需要补充空气。在这种情况下，前后两块载体有时采用不同的催化剂配方，前
者偏重还原，后者偏重氧化。
(5)垫层
垫层是催化转化器中保护载体不受损坏的部分。它在催化器的构成中起到吸震、缓冲、隔离、保护的作用。
催化器使用中，金属壳体的热膨胀系数很大，而陶瓷载体的热膨胀系数很小，要靠垫层的膨胀和弹性加以弥补，保证载体不会松动。
金属垫层具有较大的弹性，能够很好地保护载体；非金属膨胀垫层除了减震作用以外，还具有隔热、吸音、防止气流旁通的作用。
目前最常用的是非金属膨胀垫层。
(三)催化剂制造
催化转化器是一种具有较高技术含量的产品。它的各种零件具有独特的生产规律，一般由各自的专业生产厂加工制造。涂敷和封装是最关键的两个环节。要生产高质量的催化器，必须具备完善的质量管理体系，从原材料的控制开始，全面监控工艺流程的各个阶段，严格质量管理。
在催化器的封装过程中，焊接是非常重要手段，焊接质量的好坏，直接影响催化器的使用性能。全自动的焊接专机、焊接机器人是大批量产品质量稳定的保障。
对于单件生产，产品质量主要依赖于制造者对产品的理解、认识和熟悉程度。提高理论和实践水平是提高质量的关键。
(1)材料
要制造品质优良的催化器,必须选用适当的材料.
壳体材料一般选用0Cr11Ti(409)、00Cr11Ti(409L)、0Cr18Ni9（304）、1Cr18Ni9（302）。前两种属于耐热钢，后两种属于不锈钢。前者价格低、冲压性能好，后者耐腐蚀性能好，无磁性。板厚一般为1.2毫米、1.5毫米或2.0毫米。
隔热罩一般选用0.6或0.8毫米的镀铝钢板。
法兰一般选用铸钢（ZG25）或锻钢（20）。
螺栓一般由耐高温材料SNB16、1Cr13等制造。
膨胀垫层由硅酸铝纤维、蛭石和有机粘合剂加工而成。金属垫层由1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti等制造。
蜂窝陶瓷载体一般用多孔堇青石（2MgO.2Al2O3.5SiO2）材料制造。常用的是400目，6.5mil、4mil。金属蜂窝载体由Fe-Cr-Al系铁素体不锈钢制成。
基础涂层一般采用γ-Al2O3材料。
催化剂采用铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）。
催化助剂常采用铈(Ce)、钇(Y)、铪(Hf)、钪(Sc)等稀土金属及氧化物。
不锈钢与409材料比较
不锈钢是在普通碳钢的基础上，加入一组铬的质量分数（wCr)大于12%合金元素的钢材，它在空气作用下能保持金属光泽，也就是具有不生锈的特性。
409材料对应国内牌号0Cr11Ti，含铬略低于12%，也可称为不锈钢，耐腐蚀性稍差，一般归在耐热钢类，也有人称其为不锈铁。
奥氏体型不锈钢无磁性，热膨胀系数最大，易产生较大的焊接变形。铁素体型不锈钢有磁性，热膨胀系数及焊接变形稍小。
(2)涂敷
涂敷是将催化剂均匀地分布在载体表面的过程。
γ-Al2O3为催化剂提供非常大的比表面积使贵金属的微小颗粒有更多的机会与有害物质接触。此外，涂敷中还要包括一些催化助剂以提高热稳定性，改变化学反应的选择性，提供一
定的储氧功能等。
下图为蜂窝陶瓷载体涂敷示意图，右图为蜂窝金属载体涂敷示意图。它们说明了微观的基本构造。
(3)焊接
焊接是催化器封装的最基本、最常用的手段。
为了保证其耐腐蚀性和焊缝质量，不锈钢材料的焊接多采用气体保护焊。
不锈钢气体保护焊接方法有下列形式：非熔化极气体保护电弧焊即包括钨极惰性气体保护焊简称TIG焊；熔化极气体保护电弧焊，它包括熔化极非惰性气体保护电弧焊（CO2焊）及熔化极活性气体保护电弧焊（简称MAG焊）和熔化极惰性气体保护电弧焊（简称MIG焊）。TIG焊分填丝和不填丝两种。其特点是电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，成型美观。焊接速度稍慢。不填丝时，对零件尺寸精度要求很高。
对于熔化极气体保护电弧焊，在惰性气体中加入1%～5%氧气的目的是在基本不改变惰性气体电弧基本特性的条件下，进一步提高电弧稳定性，增强液态金属的流动性，改善焊缝成形，降低电弧辐射强度。习惯上，很多人将MAG焊也称为MIG焊。
二氧化碳气体保护焊的优点是成本低，缺点是飞溅大。
缝焊和点焊属于电阻焊，由于熔池与空气极少接触，一般不用保护气。
等离子弧焊、电子束焊、激光焊都是高质量不锈钢焊接的方法，但设备复杂，成本很高。(4)封装
封装过程是决定催化器制造质量的关键阶段。
催化器的封装方式大致分为蚌壳式(Clamshell)、捆绑式(Tourniquet)和塞入式(stuffing)三种。蚌壳式是最简单、最常用的一种封装方式，适用于各种形状的载体。蚌壳式封装大多属于定型腔封装，封装后催化器尺寸固定，封装力的大小与分布靠各零件的尺寸精度来保证。可采用TIG焊、MIG焊或缝焊，必要时增加点焊工序。插入蚌壳式是尺寸控制和力控制相结合的一种方式，其受力状况好于普通蚌壳式封装。一般采用MIG焊。
捆绑式封装是控制封装力的一种最理想的方式，它受力最均匀，能够保证较长的使用寿命。适用于圆柱形载体。一般用MIG焊，点焊固定时可采用TIG焊。
塞入式先把筒体焊好再将载体塞入，也属于定型腔封装，但它的型腔尺寸容易控制得很精确，受力状况比蚌壳式好，采取一些辅助措施后也能达到相当长的使用寿命。圆柱形载体最适合，配合适当的工装，其它形状载体也能封装。一般筒体用TIG焊，其它部分用MIG焊。有些催化器塞入后采用旋压成型。
(5)单件制造
单件制造催化器样品时往往没有现成的工装夹具，各零件需要手工制造或用现有零件改制。在制造过程中应确保催化器的基本使用性能，着重于连接部分的尺寸和位置精度。对于空间结构较复杂的催化器，如果有标准样件，一般要利用标准样件制造一个简易胎具，确保制造的催化器能顺利、可靠地安装使用。
对于手工钣金制造或焊接拼装的壳体，要力求各部分接口尺寸一致，以利于牢固焊接。
如果载体需要截短，先采取保护措施再加以固定，截断时要用力均匀，避免冲击。
如果垫层需要裁剪，要注意搭口均匀，裁剪断面应整齐，去除多余碎末。
在封装过程中，应特别注意封装力的控制，避免载体的破损。
封装后一般要检验密封性，确保各焊缝完好。
对于批量生产前的首件生产，应按正式生产流程进行。
(6)安全
安全生产是必须常抓不懈的工作，需要全体员工共同努力。
催化器封装时，封装力在１吨左右，常使用液压装置。在操作过程中，必须注意力集中，严格遵守操作规程。一般每工位都单人操作，避免因配合失误引发事故。对于捆绑式封装，捆绑钢带承受很大的拉力，必须使它处于抗拉强度高的热处理状态，焊接引起的豁口、砂轮打磨等都会降低其强度。
焊接是常用手段。要注意对眼睛的皮肤的防护。焊接完毕后，表面颜色迅速恢复正常，但高温要持续较长时间，要注意避免烫伤。
在设备方面，要设置一些安全防护装置，避免由于误操作造成人员、设备和工件的损害。(四)催化器使用
与其它汽车零件相比，催化器属于易损零件，应在运输、安装、使用过程中精心保护，延长使用寿命。
为了保障运输安全，包装时应采取分隔、减震、防碰措施，在包装箱上要标明小心轻放、防雨防潮、请勿倒置等标识。
在安装过程中应了解催化器中的蜂窝陶瓷是易碎物品，严禁猛烈敲击。
催化器的正常使用寿命在8万公里以上。如果使用状况与条件都比较理想，它可以具有与整车相同的寿命。从原理上讲，催化器参与并加速排气中有害物质的转化反应，但它的质量不发生变化，也就是说它是无损耗的。同时它也不是过滤器，有害物质以气态通过它变成气态的无害物质，他们并不积存在催化器上，一般来讲，催化器本身不需要定期维护。
作为一种有害排放控制装置，它是非常有效的，对于满足今后的法规，它是必须要使用的，而它的使用条件却是非常严格的，甚至有些苛刻。因此，要从使用的各个环节加以控制，始终保持车辆处于正常工作状态，注意细节的变化，为催化器提供一个良好的使用环境。
如果有大量可燃物在排气系统中燃烧而使载体表面温度升高（超过900℃），会使催化器涂层烧结，有效表面积减小从而失去活性，因此必须严格按照出厂要求对汽车和发动机进行定期保养，点火系统、进气系统、供油系统、发动机控制系统特别是氧传感器的异常都会直接影响排气中的可燃物浓度，在使用中应随时加以注意。当催化器载体表面温度过高时（超过1400℃），载体也会烧结，随之发生碎裂。在排气管“放炮”出现时，这种现象很容易发生。催化器在使用中裸露于汽车底部，而催化器内芯材料为薄壁蜂窝陶瓷，任何硬物的直接磕碰，都有可能造成催化器内芯开裂和破碎，使用中应尽量避免“托底”、大块石子崩溅，在车辆维护与检修过程中，对催化器部分要做到轻拿轻放。另外，催化器内部不能进水，如果内部受到浸泡，将严重损害其强度。如果催化器内芯破碎，行驶中会有异响并增大排气阻力，转化性能随之降低直至丧失转化能力。
一般情况下转化性能降低是一个缓慢、渐变的过程。发动机工作的任何异常都有可能加速这一过程。必须对汽油的含铅量、含硫量和标号严格控制，特别需要注意使用有铅汽油会使催化剂中毒，很快失去活性，使用一、两箱含铅汽油就会使转化性能明显恶化，汽油和机油中的某些杂质会使排气中某些成分粘附在催化器上，覆盖了催化器的有效成分甚至发生化学反应造成永久性的失活。
汽车尾气净化催化剂国内外发展分析
汽车尾气净化催化剂国内外发展分析 汽车尾气净化催化剂是控制汽车尾气排放减少污染的最有效手段。按照我国总体规划，到2010年我国汽车尾气排放控制与国际接轨，达到国际水平。 汽车尾气净化催化剂有多种，早期使用普通金属 Cu、Cr、Ni，催化活性差、起燃温度高、易中毒，后来用的贵金属Pt、Pd、Rh等作催化剂具有活性高、寿命长、净化效果好等优点，但由于贵金属价格昂贵，很难推广。 1 国外进展 Catalytic Solution公司（CSI）开发了用于控制汽车排放污染的新型陶瓷氧化物催化剂，这种混合相催化剂（MPC）使用的贵金属比常规汽车排放控制催化剂减少 50%～80%。MPC采用完全不同的设计途径制造，MPC含有几种贵金属和非贵金属氧化物的混合物，大多来自非贵金属的尖晶石和钙钛矿，贵金属和非贵金属组合在同一结构中。CSI从属于丰田和通用汽车公司，本田汽车公司已将CSI 技术应用于2002年款轿车车型中，通用汽车公司的GM汽车可望使用25万台以上。CSI还与福特汽车公司签约在福特汽车上试用该催化剂。除了汽车尾气排放催化剂外，CSI还投资2960万美元开发MPC催化剂用于控制燃气轮机的NOX排放污染。CIS公司开发的纳米大小氧化物汽车排放控制催化剂，用来替代贵金属具有较大的竞争性。 日本研制出一种新型催化材料，它不仅能提高催化能力，还能大大减少汽车废气转换器中贵金属的用量。一般汽车废气转换器的核心部件是上面有大量微孔的陶瓷，表面涂以粉状催化剂。含有钯、铂、铑等贵金属成分的催化剂，能够减少尾气中一氧化碳、氮氧化物等有毒物质的含量。但是由于转换器靠近发动机，高温会使催化剂颗粒结合在一起，减少催化材料总表面积，降低催化能力。 日本原子能研究所称，他们使用一种名为“钙钛矿”的物质作为催化剂，有效防止了颗粒结块现象。含有少量钯的新型催化剂，在发动机产生的废气中工作100多个小时后仍能保持较强的催化能力，且物质微粒没有结块。普通含钯的氧
汽车排放及控制技术试习题与答案
欢迎阅读 一、填空题 1、汽车排放的污染物主要有_ 一氧化碳_、氮氧化合物_、_ 碳氢化合物__和__微粒____。 2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_ 喷油定时_、 放热规律___和 负荷与转速的影响_。 3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__ 起燃温度 __来评价,而对于整个催化转化系统则用__ 起燃时间 _来评价。 4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_ 扩散机理、 拦截机理_、 惯性碰撞机理_、 重力沉积机理_。 5、电控柴油喷射系统已发展了三代，第一代是 位置控制_ 系统，第二代是_ 时间控制__系统，第三代是 电控高压共轨 系统。 6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_ 废气再循环技术_。 7、常用排放污染物取样系统有 直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_。 8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于_ 燃烧室未燃燃料、 窜入曲轴箱的未燃燃料和 燃油系统蒸发的燃油蒸汽_ 三种途径。 9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比，最大区别是_ 汽油喷射的位置_。 10、EGR 率是指 ×100%+返回废气量进气量返回废气量 11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上，其过量空气系数(Φa) “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄，宽度只有_ 0.01~0.02__。 12、生成氮氧化物的三个要素是_ 混合气浓度_、 温度_和 氧浓度_。 13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有 化学催化的方法_。 14、排气成分分析中，CO 和CO2用_ 不分光红外线气体分析仪_测量，NO 用_ 化学发光分析仪_测量，HC 用 _ 氢火焰离子型分析仪_测量，氧多用 顺磁分析仪_测量。 15、烟度的测量方法主要有两类： 滤纸法__和 消光度法__。 16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是 天然气__、液化石油气_、醇类燃料__和 植物油__。 17.汽车排放污染主要来源于 发动机排出的废气 。 18.柴油机的主要排放污染物是 微粒_ 、 氮氧化物 和 碳氢化合物 _。 19.发动机排出的NO X 量主要与 负荷、转速_有关。 20开环控制EGR 系统主要由__EGR 阀__和___EGR 电磁阀__等组成。 21.在开环控制EGR 系统中，发动机工作时，ECU 给EGR 电磁阀通电停止废气再循环的工况有：高速大负荷_、高速小负荷 _、 部分负荷__。 22.随发动机转速和负荷减小，EGR 阀开度将_增大__。 23.三元催化转换器的功能是_ 将发动机排出的废气中的有害气体转变为无害气体，有效地降低废气中的一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化物的含量___。 24.给发动机控制模块反馈信号的传感器主要有_ 进气压力传感器__ 、转速传感器___。 27.废气再循环的主要目的是_ 控制氮氧化合物的排放__。 28.减少氮氧化合物的最好方法就是_ 降低进气温度_。 29.废气在循环会使混合气的着火性能和发动机输出功率 _降低_。 30.目前所用的二次空气供给方法有__空气泵系统__ 、__脉冲空气系统__两种。 31.汽油机的主要排放污染物是 CO 、NO X 、HC 。 32.EGR 系统主要有 机械式 EGR 系统和 电控式 EGR 系统。 33.二次空气供给系统在一定情况下，将 额外的空气 送入排气管，以降低CO 和HC 的排放量。
汽车尾气的危害及净化处理技术
汽车尾气的危害及净化处理技术 摘要：现在社会汽车越来越多，而汽车尾气带来了各种危害环境和人身体健康的问题。面对这些问题，我们要关注对汽车尾气的处理，关注我们的环境，及时采取措施很好的处理汽车尾气问题，让我们可以与环境和谐相处，让我们可以生活得更美好。 关键词：汽车，尾气，污染，环境，治理 现代社会的今天，汽车成为不可缺少的一种交通工具，但同时汽车也是对我们环境和对人身体伤害最大的一种交通工具。而它的污染主要就是尾气。 尾气污染主要是指柴油、汽油等机动车燃料因含有添加剂和杂质，在不完全燃烧时，所排出的一些有害物质对环境及人体的污染和破坏。据研究表明,汽车排放物成分非常复杂,有一百种以上,其主要污染物包括:一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物(NOx)和碳氢化合物(HC),此外还有铅尘和烟尘等污染物。具体而言,汽车排放污染物的主要来源是: CO:矿物燃料燃烧后的一种副产物,通常是因空气不足或其他原因造成不完全燃烧时所产生的一种无色、无味气体。一般汽油机排放的一氧化碳比柴油机高。 CO2:矿物燃料燃烧后的一种副产物。是完全燃烧或CO在空气中氧化而来的。
HC:来自汽车燃油的不完全燃烧。 NOx:主要是NO和NO2的混合物,是空气中的N2和O在发动机燃烧室高温高压下反应的产物,压缩比越高,燃烧室的温度越高,生成量越大。 SOx(包括SO2):汽油和柴油中的硫在发动机燃烧室中氧化生成的产物。 Pb(铅):来自汽油中的四乙基铅。汽车用的汽油中,通常加有四乙(基)铅或四甲(基)铅做抗爆剂,这些铅的70%随尾气排入大气。 PM(颗粒物):颗粒物是由于进气不充分或燃烧温度过低造成燃烧不完全形成的。排气中颗粒有三个来源:(1)燃料液相燃烧不完全产生的碳烟颗粒;(2)润滑油燃烧产生的积炭颗粒;(3)燃料中硫生成的SO2、SO3和添加剂的钙生成的CaSO4颗粒。 VCO(易挥发有机化合物):蒸发性气体,是许多不同种类的烃类构成的混合物,来自汽车燃油箱的汽油蒸发。 而这么多污染物中，其中co和铅是对人体伤害最大的两种物质。 而在这点上，农村居民，一般从空气中吸入体内的铅量每天约为一微克；城市居民，尤其是街道两旁的居民会大大超过农村居民。锡进入人体后，主要分布于肝、肾、脾、胆、脑中，以肝、肾中的浓高。几周后，铅由以上组织转移到骨骼，以不溶性磷酸铅形式沉积下来。人体内约90%～95%的铅积存于骨骼中，只有少量铅存在于肝、脾等脏器中。骨中的铅一般较稳定，当食物中缺钙或有感染、外伤、饮酒、服用酸碱类药物而破坏了酸碱平衡时，铅便由骨中转移到血液，引中
汽车排放控制
2 0 1 2 年汽车排放与环境保护复习提纲 1.柴油机冷启动阶段容易产生（白烟）。 2．汽油机怠速和小负荷工况时，转速低、汽油雾化差，燃烧速度慢，需要供给（浓混合气）。 3.在微机控制的点火系统中，基本点火提前角是由（）和（）两个参数数据所确定的。 4.汽油机主要排气污染物是（） 5.汽油机采用二次空气喷射的目的是为了减少（）排放。 6.汽油机采用热反应器的目的是为了减少（）排放。 7.从汽车排气净化出发，汽油机的怠速转速有（提高）的趋向。 8.电喷汽油机在起动、暖机工况时汽油机在工况时，一般需要供给（）混合气。 9.多点电控汽油喷射系统中，进气量间接测量方式有哪些？ 10.废气涡轮增压后进气温度上升对NO排放浓度的影响是使NO非放（增 加）。 11.推迟柴油机喷油定时，NO非放浓度（减少）。 12.柴油机喷油延迟将引起柴油机烟度（增加）。 13.柴油机燃用十六烷值低的柴油，NO排放（增加）。 14.柴油机燃料的十六烷值较高时，碳烟排放会（增加）。 15.柴油机提高喷油压力，碳烟排放会（降低） 16.随汽油机暖机过程进行，NOx排放量逐渐（增加） 17.汽油机采用EGR的目的是为了减少（）排放。
18.汽油机一氧化碳排放的主要影响因素是（空燃比） 19.从降低汽油机NO排放的角度出发，点火提前角应（减小）。 20.汽油机采用曲轴箱强制通风目的是降低（HC ）排放 21.汽油机小负荷、低速运转时（如怠速），PCV阀流通截面是（减小） 22.柴油机喷油延迟将引起柴油机NOX排放（）。 23.世界各国的排放法规规定，日。用（）测量。 24.世界各国的排放法规规定，排气中的氧常用（）测量。 25.当需要从总碳氢THC中分出无甲烷碳氢化合物NMH（时，一般采用 （）测量甲烷。 26.汽油机的冷启动性与汽油基本特性中的（10%馏出温度）有关。 27.OBDII主要监测功能中的点火系统失火诊断采用监测（）方法监测。 28.柴油机喷油延迟将引起柴油机碳烟排放（增加）。 29.汽车排放造成大气污染的物质大致可以分为_________ 和 _______ 两类。 二氧化碳的 _______ 也相应地持续增强，必然对全球性的气候造成不良影响。 30.柴油机电子控制系统的计算机根据________ 和__________ 信号决定基 本的喷油量及喷油时刻。 31.催化转换器的结构由__________ 、 _______ 、_________ 以及_______ 四部分组成。三效催化器载体包括_________ 与________ 两种。 32.微粒捕集氧化器是一般由______ 和 _________ 组成。
汽车尾气净化催化剂
催化科学与技术的里程碑-尾气净化催化剂 陈耀强 四川大学催化材料研究所 汽车尾气的污染 随着经济的发展，汽车产量迅速增长，2013年全球汽车产量达到8280万辆，预计将在2021年突破1亿辆。我国2013年的汽车产量为2212万辆，已连续五年蝉联全球第一。2013全国汽车保有量1.37亿辆车辆从2003年到2013年10年间，我国汽车保有量增长迅速，从2400万辆增长到1.37亿辆，年均增加1100多万辆。在今后相当长的时期内，我国汽车社会发展仍将保持强劲势头。 随着汽车保有量的不断增加，汽车尾气污染物的排放量不断增加。2012年，全国机动车排放污染物4612.1万吨，其中，氮氧化物(NOx)640.0万吨，颗粒物(PM)62.2万吨，碳氢化合物(HC)438.2万吨，一氧化碳(CO)3471.7万吨。汽车尾气污染物的危害不仅体现在排放量大，更重要的体现在尾气污染物的特征和排放部位上。以PM2.5为例说明汽车污染物的特征。PM2.5的危害取决于三个方面：（1）尺寸越小危害越大，（2）化学组成的毒性越大危害越大，（3）数量越大危害越大。 PM2.5的主要来源为汽车，工业排放（以燃煤为主）和扬尘。扬尘的颗粒较大，主要为氧化硅等无机物，有机组分最少，危害小，防控容易。 燃煤和汽车的PM2.5均含有高致癌的多环芳烃（PAHs）及其他有机组分，但燃煤的PM2.5所占比例没有汽车高，颗粒较大，质量比汽车大，但数量远没有汽车的PM2.5多，燃煤和其他工业排放的PM2.5也属于重点控制对象。 汽车尾气的PM2.5的特征为：（1）汽车的PM2.5的粒度为0.04-0.3μm（柴油车0.3μm，汽油车0.1μm ，摩托车0.04μm）,可在人体的任何地方造成危害。（2）化学组成的毒性大，含有16种多环芳烃（图4）等高致癌物质和致病物质。（3）数量极大，目前排放PM2.5最少的压缩天然气车每公里排放6000亿个PM2.5，PM2.5的危害是以数量而不是以质量。（4）基本上不沉降，长期累积。汽车尾气的排放部位离地面仅30－50cm左右，在人的呼吸带内，人体吸进去的是未经稀释的高浓度污染物，是一类极其特殊的污染物排放。而其他的污染源（如离城市20公里燃煤电厂）排放经过空间稀释后浓度已降到原始浓度的数万分之一，这是汽车尾气污染危害远大于其他类型的污染的关键所在,对呼吸系统，心，脑血管，神经系统和眼睛造成巨大危害。
汽车尾气催化剂
.. . … 汽车尾气净化催化剂 环境问题是一个全球问题，要靠全世界每一个人的努力来解决。随着世界经济、科技的不断发展和社会文明的不断进步，人们的物质需求也在一天天增长。汽车是现代社会最普及的交通工具，特别是近年来私家车越来越多，带来了很多问题,其中环境问题是不容忽视的。汽车的使用对环境的污染主要有噪音污染和尾气排放造成的空气污染。在我国，汽车尾气净化是解决尾气排放污染的最有效方法。汽车排放的污染物主要来源于燃机，其有害成分包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物(CH)、氮氧化合物(NOx)、硫氢化合物和臭氧等，其中CO、HC及NOx是汽车污染控制的主要大气污染成分。HC是在局部缺氧或低温条件下烃不完全燃烧而产生，NOx是火花塞点火瞬间高温高压下空气中的N2、O2反应的产物。汽车尾气对人类的健康危害很大，治理汽车排放污染，已成为一项刻不容缓的任务。 一、汽车尾气净化催化剂简介 1.1汽车尾气净化 国外早在20世纪60年代中期对汽车污染控制技术已经进行了研究开发，目前己达到实用阶段。研究表明，通过改善催化剂及其载体的性能和生产工艺，改善汽车燃机燃烧技术及三效催化剂排气系统的处理可净化这些有害气体。汽车尾气污染控制可以分为机和机外两种技术。机净化主要是提高燃油质量和改善燃料在发动机中的燃烧条件，尽可能减少污染物的生成；机外净化的主要方式是安装催化净化器，对有害气体进行处理是机外尾气净化最有效的方
法，催化剂又是净化效果的关键。因此开发实用高效的汽车尾气净化催化剂是控制汽车尾气排放的最佳措施之一。 汽车尾气催化净化的目的就是将有害的CO和HC氧化为CO2和H2O，将NOx还原成N2。由于汽车尾气的化学成分很复杂，其转化率除和催化剂的活性有关外，还和反应气是氧化气还是还原气有关，因此催化剂在功能上分为氧化型和还原型两部分。氧化型催化剂主要催化CO和HC的氧化反应，有关反应如下： 2CO+O2→ 2CO2 ……① 4HC+5 O2→4 CO2+2H2O ……② 2NO+2CO →2CO2+N2 ……③ HC+NO2→ CO2+H2O ……④ HC+CO→ N2+CO2+H2O ……⑤ 3NO+2NH2→ 2N2+3H2O ……⑥ 2NH2→ N2+3H2O ……⑦ 还原型催化剂主要催化NOx的还原反应： 2NO+CO →N2+CO2 ……⑧ 2NO+H2→ N2+2H2O ……⑨ 2NO+HC→ N2+H2O+CO2 ……⑩ NO和H2反应除生成无毒的N2和H2O外，尚有所不希望发生的副反应：
柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试实验报告(DOC)
广州大学化学化工学院 本科学生综合性、设计性实验报告实验课程化学工程与工艺专业实验 实验项目化学工程与工艺专业实验 专业精细化工 班级08精工 学号0813020060 姓名赖家雄 指导教师及职称梁红教授 开课学期2011 至2012 学年第一学期 时间2011 年11 月20 日
柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试化学化工学院 08精工 0813020060 赖家雄 摘要：本实验通过小组设计方案，制备柴油车尾气净化催化剂及其表征和性能进行测试。目的是掌握柴油车尾气处理净化催化剂的制备方法，并了解催化剂的制备过程中影响催化剂性能的各种因素；了解催化剂活性测试方法和仪器的构成和使用方法；学会用X-射线衍射仪（XRD）测定催化剂的晶相结构。学会用FT-IR测定催化剂的结构。预习实验报告了解了柴油车尾气的危害，同时了解沉淀法制备催化剂的主要方法，以氧化铝为载体进行制备。 关键词: 柴油车尾气; 危害；催化剂制备方法; 温度：数据处理 柴油车排放的污染物主要是颗粒物（PM）和氮氧化物（NOx），还有少量的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、挥发性烃类有机化合物（VOC）。柴油车排放的污染物和汽油车相比较，汽油车排气中的CO、HC和VOC比较多，柴油车排气中的PM比较多，近年来因机动车所造成的污染日趋严重，对机动车尾气进行治理具有重要意义。综合目前柴油车尾气的处理方法，采用催化燃烧的方法除去颗粒物是目前实现柴油车颗粒物排放控制最为有效和简单的方法，其中催化剂的选择是最为关键的因素。 实验内容 一、实验目的 本实验拟以金属氧化物为活性组分，三氧化二铝（Al 2O 3 ）为载体制备柴油车尾气 净化催化剂，并了解催化剂制备过程中各种因素对催化剂活性的影响，拟达到如下目的： 1．初步了解和掌握催化剂产品开发的研究思路和实验研究方法； 2．学会独立进行实验方案的设计，组织与实施； 3．了解和掌握催化剂的各种制备方法，催化剂活性评价方法及数据处理的方法； 4．了解催化剂比表面积（BET），X射线粉末衍射（XRD）、程序升温还原（TPR）等
汽车排放控制
2012年汽车排放与环境保护复习提纲 1.柴油机冷启动阶段容易产生（白烟）。 2．汽油机怠速和小负荷工况时，转速低、汽油雾化差，燃烧速度慢，需要供给(浓混合气 )。 3. 在微机控制的点火系统中，基本点火提前角是由（）和（）两个参数数据所确定的。 4.汽油机主要排气污染物是（） 5.汽油机采用二次空气喷射的目的是为了减少（）排放。 6.汽油机采用热反应器的目的是为了减少（）排放。 7. 从汽车排气净化出发，汽油机的怠速转速有（提高）的趋向。 8.电喷汽油机在起动、暖机工况时汽油机在工况时，一般需要供给( )混合气。 9. 多点电控汽油喷射系统中，进气量间接测量方式有哪些？ 10. 废气涡轮增压后进气温度上升对NO排放浓度的影响是使NO排放（增加）。 11.推迟柴油机喷油定时，NO排放浓度（减少）。 12. 柴油机喷油延迟将引起柴油机烟度（增加）。 13. 柴油机燃用十六烷值低的柴油，NO排放（增加）。 14. 柴油机燃料的十六烷值较高时，碳烟排放会（增加）。 15. 柴油机提高喷油压力，碳烟排放会（降低） 16. 随汽油机暖机过程进行， NOx排放量逐渐（增加） 17. 汽油机采用EGR的目的是为了减少（）排放。
18. 汽油机一氧化碳排放的主要影响因素是（空燃比） 19. 从降低汽油机NO排放的角度出发，点火提前角应( 减 小 )。 20. 汽油机采用曲轴箱强制通风目的是降低（ HC ）排放 21. 汽油机小负荷、低速运转时（如怠速），PCV阀流通截面是（减小） 22. 柴油机喷油延迟将引起柴油机NOx排放（）。 23. 世界各国的排放法规规定，HC用（）测量。 24. 世界各国的排放法规规定，排气中的氧常用（）测量。 25. 当需要从总碳氢THC中分出无甲烷碳氢化合物NMHC时，一般采用（）测量甲烷。 26. 汽油机的冷启动性与汽油基本特性中的（ 10%馏出温度）有关。 27. OBDII主要监测功能中的点火系统失火诊断采用监测（）方法监测。 28. 柴油机喷油延迟将引起柴油机碳烟排放（增加）。 29. 汽车排放造成大气污染的物质大致可以分为和两类。二氧化碳的 也相应地持续增强，必然对全球性的气候造成不良影响。 30.柴油机电子控制系统的计算机根据和信号决定基本的喷油量及喷油时刻。
车用汽油机排放控制技术研究
车用汽油机排放控制技术研究 【摘要】本文分析了车用汽油机常用排放控制技术，主要从机前净化技术、机内净化技术和机外处理技术对当前汽车采用的各种技术原理、应用现状进行了分析，同时对各项技术的优缺点及应用前景进行了比较，并阐述了当前排放处理中存在的问题，对今后技术的发展提出了建议。 【关键词】汽油机；排放控制；机前净化；机内净化；机外处理 Gasoline Engine Emission Control Techniques on Ｖehicle SUN Xiao1 BING Gui-bin2 (1.Huaian College of Information Technology, Huaian Jiangsu, 223003, China； ２.Hua Tie Engineering Consulting Co.Ltd., Beijing, 100055, China) 【Abstract】This paper analyzes gasoline emission control techniques used in automotive, mainly from the cleaning techniques before engine, cleaning techniques inside engine and the processing techniques outside engine. Variety of technical principles and applications in current are studies. The technical strengths and weaknesses and the application prospects are both compared and analyzed. It also analyzes the problems about emissions processing in current, and gives recommendations of technology development in the future. 【Key words】Ｇasoline；Ｅmission control；Ｃleaning before engine；Ｃleaning inside engine；Ｔhe processing outside engine 为满足日益严格的排放法规的需求，降低汽车污染物的排放，各类车用汽油机废气排放控制技术和控制方法迅速发展。本文从机前净化技术、机内净化技术和机外处理技术三条途径着手，对汽油机排放控制技术的发展进行了分析。 1 机前净化技术 机前净化技术是在混合气进入气缸之前，对燃料和空气采取的措施。主要从以下几个方面进行介绍。 1.1 燃油处理技术
催化剂在处理汽车尾气中的应用
稀土催化剂在处理汽车尾气中的应用 通过《绿色化学》这门课程的学习，我对绿色化学有了更为全面的认识。绿色化学涉及生活、生产的方方面面。各国政府及科研机构都对绿色化学高度重视，发展好绿色化学，将对人类未来的生活环境和生活水平产生至关重要的影响。 “绿色化学”由美国化学会（ACS ）提出，目前得到世界广泛的响应。其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染；反应物的原子全部转化为期望的最终产物。简单的说就是提高原子利用率，防止污染。在防止污染方面，以汽车尾气为例，就是将有毒的CO 、NO x 转化成无毒的CO 2、N 2。 随着交通运输也的发展，汽车尾气已经成为当今世界环境的一个大污染源。 安装催化净化转化器是降低汽车尾气对环境污染的有效方法。用于汽车尾气净化的粗化剂种类较多，期中贵金属(Pt,Pd,Rh)虽然活性高、净化效果好，但价格昂贵。含稀土的催化剂价格低，化学和热稳定性好，活性也较高，尤其抗中毒、寿命长，是一种很有使用价值和发展前景的汽车尾气净化催化剂。 尾气排放 燃油机动车的气态排放物主要由CO 、NO x 和碳氢化合物(HC)组成，有些还含有铅，磷，硫等有毒物质。 含铅汽油经燃烧后,85%左右的铅排入大气中造成铅污染。半个多世纪以来,通过汽车燃烧排入大气中的铅已达数百万吨,成为一种公认的全球性污染。铅对人体的许多器官和系统都会带来不良影响,表现为智力下降、肾损伤、不育症以及高血压等。 危害： CO 对人的神经系统有严重的破坏作用，组织人体血红蛋白向人体组织输送氧气，引起慢性中毒。HC 中含有多种致癌物质。NO x 可能导致呼吸困难、呼吸道感染和哮喘等症。在太阳光的作用下，NO 2分解产生的O 和O 2生成O 3，还进一步与烃类反应形成光化学二次污染，对人类健康造成更大的伤害，同时，NO x 还是形成酸雨和引起气候变化的主要原因。 催化净化器的原理是利用催化剂表面发生的氧化和还原反应，将排气中的CO 和HC 等有害物质氧化为CO 2和H 2O ，将NO x 还原成N 2。 (1)氧化反应 (2)还原反应 稀土在尾气净化催化剂中的作用 通常稀土是以氧化物（CeO 2、Y 2O 3等）的形式加入催化剂中，在保证催化剂活性不变的前提下，可以大幅度减少贵金属的用量，并改善催化剂的性能。 主要作用有4个方面： 1）提高催化剂载体的性能 通常所有的催化剂载体表面有氧化铝涂层，可以提高载体的表面积，有利于催化剂活性成分的分散，以此提高催化剂的活性和寿命。而氧化铝在高温下容易向无活性相转变。加入稀土元素(La 或Y)可使其耐热性能得到明显改善，抑制相2222CO O CO →+O H CO O HC 2222454+→+22222N CO CO NO +→+O H CO N NO HC 222245104++→+O H N NH NO 2236546+→+22332H N NH +→O H N H NO 222222+→+222/1xCO N xCO NO x +→+222H CO O H CO +→+
汽车尾气催化剂原理构造
汽车尾气催化剂原理构造 2016-04-19 12:24来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 汽车尾气催化剂构造图 国外早在20世纪60年代中期对汽车污染控制技术已经进行了研究开发，目前己达到实用阶段。研究表明，通过改善催化剂及其载体的性能和生产工艺，改善汽车内燃机燃烧技术及三效催化剂排气系统的处理可净化这些有害气体。汽车尾气污染控制可以分为机内和机外两种技术。机内净化主要是提高燃油质量和改善燃料在发动机中的燃烧条件，尽可能减少污染物的生成；机外净化的主要方式是安装催化净化器，对有害气体进行处理是机外尾气净化最有效的方法，催化剂又是净化效果的关键。因此开发实用高效的汽车尾气净化催化剂是控制汽车尾气排放的最佳措施之一。 汽车尾气催化净化的目的就是将有害的CO和HC氧化为CO2和H2O，将NOx 还原成N2。由于汽车尾气的化学成分很复杂，其转化率除和催化剂的活性有关外，还和反应气是氧化气还是还原气有关，因此催化剂在功能上分为氧化型和还原型两部分。氧化型催化剂主要催化CO和HC的氧化反应，有关反应如下： 2CO+O2→2CO2 4HC+5O2→4CO2+2H2O 2NO+2CO→2CO2+N2 HC+NO2→CO2+H2O HC+CO→N2+CO2+H2O 3NO+2NH3→2N2+3H2O 2NH3→N2+3H2O
还原型催化剂主要催化NOx的还原反应： 2NO+CO→N2+CO2 2NO+H2→N2+2H2O 2NO+HC→N2+H2O+CO2 NO和H2反应除生成无毒的N2和H2O外，尚有所不希望发生的副反应： 2NO+5H2→2NH3+H2O 2NO+H2→N2O+2H2O 因两种反应要求的化学环境不同，故早期的催化剂将两者分立。后来由于发动机的改进，实现了可使两种功能兼容的化学环境；由于催化剂制备技术的改进，使氧化与还原两种活性中心共存于同一个催化剂上，最终出现了三效催化剂 TWC(three-waycatalyst)。目前最常用的催化器是使用蜂窝型催化(honeycombcatalyst)，载体是陶瓷蜂窝体，其外附载有高比表面积的氧化铝涂层，其上再浸渍活性组分。所以，汽车尾气净化催化剂主要由载体、涂层及活性物质三部分组成。
如何控制汽油机排放污染危害
汽油机排放污染物会有哪些危害? 一、汽油机排放污染物的成因及危害 汽油机尾气排放污染物成分非常多，主要是：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化碳、烟尘微粒（某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾）、臭气（甲醛等）。据统计， 每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000kg，碳氢化合物约 200~400kg，氮氧化合物约 50~150kg，汽车尾气可谓大气污染的“元凶”。 这些有害气体的主要释放途径有三种：一是排气管，约 99%的一氧化碳、99%的氮氧化合物 和 60%的碳氢化合物；二是曲轴箱，约有 1%的一氧化碳、1%的氮氧化合物和 20%的碳氢化 合物；三是燃料蒸发，约有20%的碳氢化合物。 1．一氧化碳的成因及危害 一氧化碳是燃料不完全燃烧后产生的一种无色、无味、无刺激性的有害气体。一氧化碳是汽 油机排放浓度最高的有害气体，人吸入一氧化碳后，非常容易和血液中的血红蛋白结合，他 的结和力是氧的300倍，因此肺里的血红蛋白不与氧结合而与一氧化碳结合，人就会出现中 毒现象，如反应能力、视敏度下降等，一氧化碳中毒的中期症状是咳嗽、头晕、恶心、呕吐、胸痛、呼吸困难，严重时会发生虚脱昏迷甚至死亡。 2. 碳氢化合物的成因及危害 碳氢化合物排放物的生成除了曲轴箱通风口漏出和油箱蒸发外，主要是不完全燃烧、壁面淬 熄等原因。实践证明，汽油机在过量空气系数小于1 时，氧气不足，燃料燃烧不完全，未燃 烧的碳氢化合物便随废气排出，使排气中的碳氢化合物含量增加；当过量空气系数大于1 时，混合气在气缸内处于低温区域时，附在燃烧室表面的激冷层也会燃烧不完全，使排气中的碳 氢化合物增加。碳氢化合物是具有刺激性的气体，其浓度量小于一氧化碳，碳氢化合物中大 部分对人体健康的直接影响并不明显。汽车尾气中的碳氢化合物有 200 多种，其中 C2H4在 大气中的浓度达 0.5ppm（十万分之一）时，能使一些植物发育异常。碳氢化合物具有一定的 毒性和易燃易爆的特性，其中的苯类物质又具有致癌作用，对人的呼吸系统、神经系统、造 血系统都有严重的损坏作用。碳氢化合物形成酸雨，污染湖泊、土壤，影响林业渔业、牧业 生产，侵蚀石质和某些金属建筑物等。 3．氮氧化合物的成因及危害 氮氧化合物是在燃料混合均匀，燃料得到极大的充分燃烧时，在高温富氧的情况下生成的。 气缸充量中的氮在高温条件下与充量中的一定量的氧发生化学反应，生成氮氧化合物（一氧 化氮和二氧化氮），一般温度高于1300℃时开始生成氮氧化合物，随温度升高，生成量增加。氮氧化合物含量较少，但毒性很大，其毒性是含硫氧化物的3 倍，氮氧化合物进入肺部后， 能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈刺激，增加肺毛细血管的通透性，最后造成肺气肿，亚硝酸则与血红蛋白结合，形成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。氮氧化合物的最大危害是形
汽车尾气处理文献综述
文献综述 空气污染特别是由于汽车尾气中有害污染物的大量排放所带来的大气污染问题，随着汽车保有量的不断增加而日趋严重。包括机内净化和机外净化的各种净化方法都得到了广泛的研究。近年来，使用高压放电治理各种有害气体在国内都得到了充分的重视。高压脉冲电源是释放出高压电以电离出汽车尾气中颗粒物处理市场化的关键设备之一。 电容储能是研究比较早、应用比较多的脉冲电源形式，其技术至今已经相对比较成熟。电感储能与电容储能出现的时间相当，但是电感储能是动态储能，实现的技术相对复杂，因此其应用较电容储能偏少。但随着电力电子技术及半导体工业的飞速发展，固态开关的耐压等级和通流能力获得了极大的提高，使其有可能运用到高压脉冲技术中去。而如加速器、雷达发射机、高功率微波和污染控制等领域的高压脉冲技术对高重复频率固体开关的运用需求，也促使人们对固体开关技术在脉冲功率领域中的应用进行了大量的研究。国内有关电感储能功率脉冲技术的研究明显增多，其储能密度高的优势逐渐显现。 在高功率脉冲电源领域，尤其是电感储能功率脉冲电源，世界各国都任处于积极研究之中，也是快速发展的时期。 在此次项目实验中我们小组也采取了高压电路电离的方法，将尾气中带电颗粒物电离出来。高压电路主要技术通过汽车电瓶输出的直流电用电路转换成交流电，然后通过变压器升压成高压交流电，再通过稳压电路输出稳定的高压接在铁丝网上。 汽车尾气的处理除了高压电外还有通过加速或者增添一些化学反应，使尾气中有害物质能通过一系列有机化学反应转换成无害的无机物排入空气中。对这些反应的研究主要集中在催化净化转化器上。而催化剂又是催化净化效果的关键。因此，开发高效实用的催化剂是控制汽车尾气排放至关重要的一环。 20世纪70年代初,汽车尾气催化净化器多为氧化型，使用铂、钯或两者混合的催化剂来提高尾气中HC、CO同O2反应的速度，降低HC、CO的排放量。但随着大气中NOx含量的的增加，人们要求同时净化汽车尾气中的HC、CO、NOx。后来就出现了两段净化法，又称氧化-还原法。随后又于1977年开始采用含有Pt、Pd、Rh三效催化剂并能同时降低HC、CO、NOx的无害三效催化净化器。 目前，国内外汽车尾气净化催化剂多为能够同时催化转化HC、CO与NOx的固体三效催化剂。和许多工业固体催化剂一样,汽车尾气净化催化剂主要由活性组分、载体与助剂3部分组成。汽车用三效催化剂的活性组分主要分为贵金属型、非贵金属型与稀土型。贵金属型的活性组分主要由Pt、Pd和Rh组成。Rh是加速NOx还原的活性组分，虽然Pt和Pd同时对HC、CO、NOx的转化起催化作用，但是对NOx的还原能力低于含Rh催化剂。在3种贵金属中,Pd的价格远低于Pt 和Rh，而且Pd资源较Pt、Rh丰富，其耐热性好，使用Pd催化剂有利于降低成本,提高催化剂的使用寿命。因此,单Pd催化剂便成为三效催化剂发展的一个重要方向。如Kim D H[4,5]等人用溶胶法制备一种以钒与锆为助剂的单钯催化剂,其中n(V)/（Zr）=0.36，Pd、V、Zr的质量分数分别为1%、2%与10%。所得的单钯催化剂具有很高的低温活性、热稳定性与抗SO2毒性,这主要是由于催化剂中V与Zr形成的V)O)Zr键，具有一定的协同作用，这些Zr)O)X键(X为V或Al)与催化剂中的C-Al2O3形成了无定形四面体的配位结构:(M)O)3VO，使Pd在催化剂表面获得很好的分散性。即使是在1 000e以上的高温,由于这种配位键作用，
几种新型的汽车尾气净化催化剂.
2005年第10期广东化工51 几种新型的汽车尾气净化催化剂 黎展毅,颜幼平,蔡河山 (广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州510090) [摘要]本文主要针对汽车尾气所造成的环境污染问题的必要性和迫切性。,、研究情况以及多种条件下的最佳反应。 [关键词]汽车尾气;;indsofAutomobileExhaustCatalysts LiZhanyi,YanYouping,CaiHeshan (EnvironmentalScienceandEngineeringInstitute,GuangdongUniversityof Technology,Guangzhou510090,China) Abstract:Pollutionfromautomobileexhaustisadifficultproblem.Theexploitationandapplic ationofthenewkindsofcatalystsinautomobileexhaustwerenecessaryandinstant.Thispaperi ntroducedthreekindsofcatalystsinau2tomobileexhaustandthecharacteristics,catalyticprinc iples,thedevelopmentandthebestreactionsunderdifferentconditionsofeachother. Keywords:automobileexhaust;catalysts;catalyse 随着我国国民经济的迅速增长,交通运输业也得到了迅猛的发展,其中最明显的是道路汽车数量的日益增多。随之而来的汽车尾气问题也日益受到了人们的关注。 汽车尾气中所含的一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)和颗粒物质(如碳粒等)大量排放至空气中可导致酸雨和化学烟雾。其中在人口超百万的大城市中,NOx污染尤为突出,部分主要交通干道的NOx和CO已严重超标。汽车尾气的排放已构成了空气的严重污染,对人体的健康造成了潜在的危害[1,2]。我国的第一个汽车尾气排放标准GB3842-7-83自1984年4月1日起实施。近几年,随着人们对环境保护的日益重视以及中国加入世界贸易组织(WTO),我国对汽车尾气的排放要求也日渐提高。在分析了美国、日本和欧盟等国家地区的汽车尾气排放标准后,认为欧盟标准较为适合我国的实际情况,并于1993～2000年间出台了一系列的排放标准,后修订为GB18352.1-2000我国第一阶段实施的排放标准(相当于欧1标准),于2004年1月1日起开始实施GB18352.2-2000(欧2标准),实现2010年逐步接近或与国际接轨[3]。故此,研究如何控制和治理众多汽车尾气也成为一个相当迫切的课题。 当前,虽然贵金属催化剂的研究较为成熟,应用也较为普遍,但由于贵金属的储藏量少,价格昂贵,使贵金属催化剂。90年代初,应用于机动车尾
汽车尾气催化剂的研究进展
汽车尾气净化催化剂及载体的研究进展 3 赵秋伶,徐小健,蔡秀琴 (渭南师范学院化学化工系,陕西 渭南 714000) 摘 要:汽车尾气是大气污染的主要来源之一,汽车尾气净化器催化是控制汽车污染的重要手段。因此本文综述了汽车尾气 净化催化剂及其载体的研究进展,包括催化剂及其载体的分类及研究进展。并对金属型催化剂及稀土复合型催化剂进行了优缺点的比较,提出了汽车尾气净化催化剂的研究发展方向。 关键词:汽车尾气;机外净化;尾气净化;三效催化剂;催化剂载体;颗粒型催化剂;蜂窝型催化剂 Research Progress on Ca t a lysts and Ca t a lyst Substra te for Pur i fy i n g Auto m ob ile Exhaust 3 ZHAO Q iu -ling,XU X iao -jian,CA I X iu -qin (Depart m ent of Che m istry and Che m ical Engineering,W einan Teachers University,ShanxiW einan 714000,China )Abstract:Aut omobile exhaust is one of the main s ources of the air polluti on .The catalytic purificati on by the purif 2ying agents of aut omobile end -gas is one of the i m portant methods of reducing the aut omobile polluti on .Pr ogress of cata 2lysts f or purifying aut o e m issi on and its supporterswere summarized and devel opmental directi on for purificati on of aut o ex 2haust was als o illustrated .And rare earth metal compound catalyst and a catalyst of the comparative advantages and disad 2vantages .And aut omobile exhaust gas purificati on catalyst of devel opment . Key words:aut omobile exhaust;purificati on of end -gas;catalytic agent;three -way catalyst;catalyst substrate;catalyst particles;honeycomb -type catalyst 3 基金项目:渭南师范学院专项科研基金项目(06YKZ013、06YKZ015)。 随着社会经济和城市进程的快速发展,人民群众生活水平不断提高。城市居民经济、文化生活更加繁荣。人们对出行方便、快捷和舒适的要求也越来越高。私家车也不断增多,汽车作为一种现代化的交通工具正在进入家庭。汽车尾气的污染问题也成为当前社会急需解决的问题。现在常用的净化技术主要分为机内净化与机外净化两大类。 机内净化[1]是通过改进汽车内燃机结构和燃烧状况来实现的。如改进化油器,点火系统及燃烧系统,用电子方式控制汽油喷射;加快科研成果推广,提高清洁无污染燃料的普及率。机内净化技术只能减少有害气体的生成量。为了使汽车尾气排放达到更加严格的排放标准,就需要在汽车尾气排放到大气之前,利用催化转化装置将其转化为无害气体。机外净化的研究主要集中在催化净化上,而催化剂又是净化效果的关键。所以科学家将催化剂的改良及载体的选择作为研究重点。本文主要介绍了机外净化的有关催化剂及其载体的有关内容。 1 汽车尾气净化催化剂的种类 1.1 氧化催化剂(“两效”催化剂)和“三效”催化剂(T W C) (1)氧化催化剂:作为第一代催化剂,国外是Pt 、Pd 氧化型 催化剂。但此类的催化剂只能控制一氧化碳和碳氢化合物的排放量,因此称其为“两效”催化剂。但其只适用于早期的达标排污的汽车。从上个世纪80年代起,美国联邦政府提高了车辆 NO X 的排放标准,使此类催化剂不能达到标准而慢慢被淘汰。 也促进了新型催化剂的产生和发展。 (2)“三效”催化剂:作为目前汽车尾气净化的主流技术,它的发展经过了三个阶段。由于对NO X 的排放的标准提高了,所以应运而生了Pt 、Rh 催化剂,该催化剂可以同时净化一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物,故称为“三效”催化剂。这是“三效”催化剂的研究的第一阶段。但此催化剂需要大量的Pt 、Rh 等贵金属;价格昂贵又容易受铅中毒。因此不适合使用含铅汽油的汽车使用。第二阶段:用Pd 来部分替代Pt 、Rh,以降低催化剂的成本。制备以Pt 、Rh 、Pd 为主体的“三效”催化剂。第三阶段:全钯催化剂[2]。Pd 比Pt 、Rh 资源丰富,价格便宜且耐热性能好。 但在实际应用中,“三效”催化剂仍有一些问题需要解决。如:空燃比匹配对催化剂催化特性的影响,催化剂失活等。 1.2 贵金属型催化剂、非贵金属型催化剂、贵金属与 稀土复合型催化剂 根据所使用的主催化组分不同,可把催化剂分为三类:贵金属型催化剂、非贵金属型催化剂、贵金属与稀土复合型催化剂。