工业催化论文

工业催化期末论文

汽车尾气净化中贵金属催化原理及其发展

*名：***

指导教师：**

院系：化学化工学院

专业：化学工程与工艺

提交日期： 2012年12月30日

目录

中文摘要 (3)

外文摘要 (4)

引言 (5)

1．贵金属简介 (5)

1.1主要性能指标 (5)

1.2分类与应用 (5)

1.2.1分类 (5)

1.2.2应用 (6)

2．贵金属三元催化 (6)

2.1贵金属三元催化催化原理 (6)

2 . 2 汽车尾气净化用贵金属催化剂研究进展 (7)

结束语 (8)

参考文献 (9)

致谢 (10)

汽车尾气净化中贵金属催化原理及发展

叶苗苗

指导老师：吴彬

（黄山学院化学化工学院，黄山，安徽245041）

摘要：介绍贵金属的主要分类与应用，并叙述贵金属在汽车尾气净化三元催化原理与研究进展。

关键词：贵金属；三元催化；汽车尾气；净化

Noble metal catalyst for purifying

automobile exhaust principle and

development

Ye miaomiao

Director：wu bing

（College of chemistry and chemical engineering, Huangshan University, Huangshan,

China, 245041）

Abstract：The main classification and application of precious metals, and describes the precious metals in automobile emission purification three element catalytic principle and research progress of.

Key Words: Noble metal catalyst; three yuan; exhaust gas; purification

引言

汽车是现代社会最重要的交通工具之一，它在为人们的生活和工作带来方便的同时，它所排放的尾气也给大气环境造成了严重的污染。最典型的是1943年和1954年美国洛杉矶发生的两次光化学烟雾中毒事件，其罪魁祸首就是汽车尾气[1]。近几年来，我国许多大中城市如上海、广州、南宁等都出现过类似的“光化学烟雾”现象[2]，它便是汽车排出的碳氢化合物（HC）及氮氧化合物(NO x)在阳光中的紫外线的作用下形成的，可使人呼吸困难、眼红、喉痛等。汽车尾气的污染物主要有氢化物、一氧化物、氮氧化合物，此外还有铅、二氧化硫等有害物质，它们对人体的健康以及动植物的生存构成了巨大危害.（如表1所示）

组

分

危害

CO 吸入人体的CO与血红蛋白结合，导致人体内缺氧，甚至引起窒息；长期少量吸入会引起慢性中毒。

HC 其化合物有致癌作用，并强烈刺激眼睛和呼吸器官；与NO X一起在太阳光能的作用下产生光化学烟雾，严重时使人麻痹中毒。

NO X 高浓度的NO引起中枢神经瘫痪及痉挛，NO2引起人体中毒，与HC一起产生光化学烟雾。

SO2 它是形成酸雨的主要成分，严重污染河流、湖泊等水系，殃及野生动物的安全、破坏生态系统的自然酸碱平衡

P 血液铅含量过高，影响儿童的身体和智力发展，还可引发成血压高及心血管疾病。

因此，汽车尾气的污染控制和防护受到了世界各国的高度重视。由于贵金属对上述气体分解有良好的催化作用，被广泛用于汽车尾气净化中。贵金属催化剂(precious metal catalyst)一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应最终产物的贵金属材料[3]。几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但常用的是铂、钯、铑、银、钌等，其中尤以铂、铑应用最广。它们的d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料.汽车尾气排放控制是国际性的战略问题．美国和部分欧洲国家此项催化剂得到了很好地发展和应用，某些国家也在符合排放的指令性指标之上还要求在本世纪末尾气排放减至1／10E[4]。此外，有机废物的生物降解，土壤、污水和地下水污染物处理，净化石油污染物等都与贵金属催化剂密不可分。现代减少化学品对环境损害的三大策略是：尽可能减少废弃物、废气排放减少和整治措施，贵金属催化剂在其中将发挥巨大作用。[5]

1、贵金属简介

1.1主要性能指标[7]

(1)活性。是衡量催化剂效能大小的标准。工业上通常以单位体积(或重量)催化剂在一定条件下，单位时间内所得到的产品数量来表示。

(2)选择性。是指催化剂作用的专一性，即在一定条件下，某一催化剂只对某一化学反应起加速作用。选择性通常以反应后所得指望产物的克分子数与参加反应的原料克分子数之比的百分数表示。

(3)稳定性。是指催化剂在使用过程中保持其活性及选择性不变的能力，通常以使用寿命来表示。催化剂的良好性能不仅取决于活性金属的固有特性(原子的电子结构等)，而且取决于其结晶构造、粒子大小、比表面积、孔结构及分散状态等因素。此外，助催化剂及载体对催化剂的性能也有重要影响。

1.2分类与应用[8]

1.2.1分类

按催化反应类别，贵金属催化剂可分为均相催化用和多相催化用两大类。均相催化用催化剂通常为可溶性化合物(盐或络合物)，如氯化钯、氯化铑、醋酸钯、羰基铑、三苯膦羰基铑等。多相催化用催化剂为不溶性固体物，其主要形态为金属丝网态和多孔无机载体负载金属态。金属丝网催化剂(如铂网、银网)的应用范围及用量有限。绝大多数多相催化剂为载体负载贵金属型，如Pt／A12O3、Pd ／C、Ag／Al2O3、Rh／SiO2、Pt-Pd／Al2O3、Pt-Rh／Al2O3等.

1.2.2应用

贵金属包括Pt、Pd、Rh、Os、Ir、Ru、Au 和Ag 共8 个元素，。贵金属催化剂以其优良的活性、选择性及稳定性而倍受重视，广泛用于加氢、脱氢、氧化、还原、异构化、芳构化、裂化、合成等反应，在化工、石油精制、石油化学、医药、环保及新能源等领域起着非常重要的作用。其中Pt、Pd、Rh 在控制汽车尾气排放中起着十分重要的作用，车用催化剂对这3 种元素的用量逐年递增.

2.贵金属三元催化

2.1贵金属三元催化催化原理

汽车三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。由于这种催化器可同时将废气中的工种主要有害物质转化为无害物质，故称三元.三元催化器的工作原理是：当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三