汽车尾气净化催化剂研究现状及发展前景
催化化学论文
论文题目：汽车尾气净化催化剂研究现状及发展前景
学院：化学与化工学院
专业：化学
班级：化学131班
学号：1308110289
学生姓名：石军
2016年6月6日
汽车尾气净化催化剂研究现状及发展前景
摘要：汽车排放的尾气是严重的大气污染源之一,尾气中含有大量的NO x、碳氢化合物(HC)及CO,尾气污染不仅影响了大气环境，对于人类的身体健康也非常不利，汽车尾气净化催化剂是减少汽车尾气中污染物的有效方法之一，安装汽车尾气净化设备可以有效降低尾气的污染，净化催化剂可以将这些有害物质的绝大部分转化为无害的N2、CO2和H20。本文主要就汽车尾气净化催化剂研究状况和发展前景进行论述。
关键词：汽车尾气；净化；催化剂；现状；发展前景
正文
1.汽车尾气的成分
汽车尾气包含100多种成分。主要有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、
氮氧化合物（NO
X ）、硫化物（SO
X
）、细微颗粒物、二氧化碳（CO
2
）、甲醛（HCHO）
和丙烯醛(CH
2
=CHCHO)等。每年汽车排放的主要污染为25亿吨CO、4.5亿吨HC和2.2
亿吨NO
X
。这些排放物严重地影响大气和生活环境。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。提出了汽车尾气净化催化剂的研究发展方向。
2.汽车尾气净化的概况
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《2012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大国。机动车污染已成为我国空气污染的重要来源，是造成雾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。
在影响污染物排放的诸多因素中，进人气缸的汽油质量F与空气质量A之比
A/F是最显著的因素。为了完全燃烧，理论上所需的化学计量比略有不同，一般为A/F=14.7左右。当A/F>14.7时,称为富氧燃烧，此时，CO与HC的排放浓度减少，但NOx的浓度增加；当A/F<14.7时，称为贫氧燃烧，此时NOx的排放浓度减少，而CO与HC的浓度增加。使用催化剂转化三者时，其转化效率与尾气中残余的氧浓度亦即A/F比密切相关。理论A/F比附近的一个狭窄区间( 称为“操作窗口”)应用三效催化剂，可使排气中NOx、HC和CO达到很高的转化率。
汽车尾气净化技术主要包括两个方面：机内净化和机外净化。机内净化主要是改善发动机燃烧状况，以降低有害物质的生成。如：改进进气系统，供油系统和燃烧室结构等。这些技术与汽车发动机设计及制造水平密切相关。很显然，机内净化只能减少有害气体的生成，而不能除去已经生成的有害气体。机外净化是在尾气排出气缸进入大气之前，利用转化装置将其中的有害成分转化为无害气体。尾气转化装置包括: (1)热反应器。向排气口喷入新鲜空气，并加强排气管保温，
利用尾气本身的热量使CO、HC继续氧化,转化为相对无害的CO
2和H
2
O。(2) 催化反
应器。利用催化剂将CO、HC和NOx转化为CO
2、H
2
0和N
2
。由于汽油燃烧过程中，有
害气体的生成不可避免，热反应器对CO、HC的转化效率有限，且不能对NO
X
进行转化。因此,催化净化是解决尾气污染最根本有效的方法。
国外发达国家已经广泛研究高效三效催化剂，提出了欧Ⅲ、欧Ⅳ标准，正向超低排放甚至零排放发展，国内新排放法规已颁布并正在实施，但由于国内三效催化剂研究起步较晚，国产三效催化剂没有大规模的应用，国产净化催化剂产业前景十分广阔。汽车尾气催化剂的研究开发涉及到化工、发动机、液体力学、新材料等很多学科，但其中催化剂的研究和制备是关键，特别是开发与研究国内资源丰富的含稀土车用催化剂，减少国内资源贫乏的贵金属用量，寻找到稀土与贵金属复合催化净化汽车尾气的规律，是今后研究的主要方向。
3.催化剂的研究及生产现状
汽车尾气净化催化剂的分类方法很多，根据催化剂的活性组分不同可以分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂两类。鉴于我国稀土储量丰富，我国从1990年起对非贵金属如Cu，V，W，Mn，Fe，Ni，Co，Zn和稀土等混合氧化物为活性组分的汽车尾气净化剂进行了系统研究。发现不添加稀土，以具有氧化还原特性的过渡元素为活性组分的催化剂具有较低的起燃温度，但是抗老化性能差，寿命低。而
等稀土复合氧化物催化剂，抗老化性能得以改善，但具有钙钛白矿结构如LaCoO
3
是低温催化活性极低。截止到目前，非贵金属催化剂的使用没有得到令人满意的效果。研究的重点已经向贵金属催化剂倾斜，主要是利用加入稀土元素进行改性，以减少贵金属用量。
贵金属催化剂是现在被广泛研究和使用的一类催化剂，应用最多的是
Pt-Rh-Pd金属催化剂，其对CO，HC和NOx有较高的三效催化活性。但是3种贵金属资源短缺，价格昂贵。Pd，Pt，Rh的价格比为1∶3∶18，Pd储量相对丰富，价格相对低廉通过改善制备工艺、添加稀土助剂实现Pd对Pt和Rh的部分或全部取代，发展单Pd型催化剂成为近年来的一个趋势。添加La，Ce等稀土元素的单Pd型催化剂具有良好的催化氧化CO，HC 的能力，同时拥有较好的NOx 催化还原性能，另外其低温活性较高。一个致命的缺陷是其抗Pb和S中毒能力差，随着无铅汽油的推广应用，这一问题才得以缓解。
4.汽车尾气净化催化剂的发展
汽车尾气净化催化剂自从上个世纪70年代发展至今，大致经历了四个阶段：第一阶段：铂(Pt)、钯(Pd)氧化型催化剂。它是70年代的第一代产品，由于当时汽车排放法规只要求控制CO和HC的排放，所以它仅对CO、HC有催化作用；
第二阶段：氧化—还原双段催化系统。它是70年代末随着NOx排放法规的出台发
又被复原为展起来的第二代产品。在还原段，NO被还原成NH3，但经氧化段后NH
3
NO，所以它未得到实质性的应用；
第三阶段：三元催化剂(TWC)系统。它是80年代发展起来的第三代产品，主要成
分是铂(Pt)、铑(Rh)等贵金属，通过TWC加上氧传感器闭路循环反馈系统控制空燃比(A/F :空气与燃料质量比)在化学计量比附近，实现对CO、HC和NOx的同时高效催化净化, 目前仍是热点和主流产品；
第四阶段：单金属钯的TWC。它是1992年出现的产品，主要目的是用价格相对低廉的钯部分或全部代替价格昂贵且资源储量日趋减少的铂和铑。目前研究热点在于稀土和钯的氧化物混合作用替代贵金属，如钙钛矿型(ABO3)，尖晶石(A2BO4)等复合氧化物催化剂。
5.汽车尾气净化催化剂的组成
汽车尾气催化剂主要由四个部分组成:载体、高比表面涂层、活性组分和助剂。
5.1载体
汽车尾气催化剂多为负载型催化剂，载体是催化剂的一个重要组成部分，由于汽车运行工况复杂，对催化剂载体提出了很高的要求。早期的载体是以活性氧化铝、硅氧化镁、硅藻土为原料制得的颗料物，表面积大，使用方便，但存在压力降和热容大、耐热性差、强度低和易破碎等缺点，故80年代后逐渐被蜂窝整体式载体所取代。目前，蜂窝状整体式载体的材质分为陶瓷和金属两种。
陶瓷载体：是由许多薄壁平等小通道构成整体，具有气流阻力小、几何表面大、无磨损等优点。其材料主要为堇青石，一种铝镁硅酸盐陶瓷，其化学组成为
2Al
2O
3
·2MgO·5SiO
2
, 熔点1450℃在1300℃仍然能保持足够的弹性，热膨胀系
较低，抗热冲击性突出。
金属载体：这类载体主要是Fe-Cr-Al等元素组成的合金，载体的成型主要是将40～50μm的金属箔材，压制成波纹状，由波纹板与平板金属制成蜂窝状的整体结构。由于金属本身的一些特点，整体型金属载体已引起人们的注意。金属载体具有：起燃温度低、起燃速度快，薄的孔壁、能提供更大的几何表面积和更开放的集合结构、比陶瓷蜂窝载体有更高抗热冲击的机械强度、具有预热性能好和压降更低等优点，目前在欧洲也有一定的应用与研究。
载体是影响催化剂效能的重要因素之一，催化剂载体包括陶瓷体、金属蜂窝体、氧化铝小球及金属网状骨架等冈。催化剂载体的主要作用是提供有效比表面
积及适宜的孔结构，并使催化剂获得好的机械强度及热稳定性，起着活性中心和节省活性组分用量的作用。一般来讲，理想的车用催化剂载体应具备下列关系：①不含使催化剂中毒的物质；②高的稳定性；③适宜的比表面积及细孔结构；④足够的机械强度；⑤较小的气流阻力；⑥适度的导热系数、比热容和密度。目前我国采用的汽车尾气净化催化剂载体通常有金属合金载体和阳极氧化铝膜载体两种，成球形和蜂窝形。金属合金载体在国外已有应用，阳极氧化铝膜载体正成为国内外研究的热点。
5.2高比表面积涂层
由于载体的比表面积不能满足催化剂要求，因此，通常在载体表面涂敷一层高比表面积涂层。涂敷方法主要有：浸涂法、溶胶—凝胶法、预涂法和化学气相沉积法等。理想的涂层可使催化剂有合适的接触比表面积和孔结构，改善催化剂的活性和选择性，保证助剂活性组分的分散度和均匀性，提高催化剂的热稳定性，
同时还可以节省活性组分的用量，降低成本。目前多选用活性γ-Al
2O
3
，γ-Al
2
O
3
通常超过90%，它可使催化剂的内表面积提高到20000m2/L，大大提高催化的效率。
此外，汽车在工作状态下排气温度很高，要求Al
2O
3
涂层有较高的耐热性。研究表
明：800℃以下Al
2O
3
以γ-Al
2
O
3
形式存在，温度升高至发生相变；1100℃时晶相转
变为α-Al
2O
3
，使比表面积降低，易脱落,蜂窝载体较好的结合；减少涂层对载体
的弱化作用。据介绍，目前国外涂层已将可忍耐的温度的上限提高到800～1050℃, 而中国还低于800～900℃。提高抗高温能力可通过添加一些稀土氧化物、过渡族金属氧化物或碱土金属氧化物来实现的，但稳定化机理还有待进一步研究。
5.3活性组分
活性组分是指催化剂中起主要作用的物质。催化剂活性组分有贵金属活性物、贱金属活性物以及稀土金属活性物。在三元催化剂中主要是钯、铂和铑三种贵金属，它们以原子或几个原子组成的原子簇的形式高度分散在氧化铝涂层上，各司其职, 相互配合，对尾气起到较好的净化作用。Rh 主要促进NOx的还原，Pd、Pt
主要用来加快CO和HC转变为CO
2和H
2
O。Pd-Pt-Rh三元催化剂可在较高的操作温度
下工作。一辆汽车的催化净化器中铂、铑、钯的典型用量分别为Pd(0～8.28 g)、Pt(2.12～7.53 g)、Rh(0.4 ～0.70g)，各厂家根据技术工艺的不同，贵金属的使用量大有不同。三种活性组分的单金属和复合金属的活性如下：氧化CO 、
HC :Pt/Rh =Pd/ Rh >Pd>Rh >Pt，还原NOx =Pd/Rh >Rh >Pd>Pt，由于铂和铑是贵金属中的贵金属, 储量和产量都比较少。贵金属钯则相对较多，价格也便宜些,且钯对CO 和HC 转化的能力并不逊于铂，为降低催化剂的价格，科研人员一直致力于研究用钯部分或全部取代铂，这是当前三效催化剂的主流。
5.4助剂
助剂一般由碱金属、碱土金属和过渡金属等氧化物组成，尽管它们并非活性组分，但它可起到辅助催化的作用。合适的加入量可以改善催化剂的性能，提高催化剂活性、选择性和寿命，减少贵金属的用量。通常助剂分为两种类型，一种为电子型助剂，起改变催化剂的电子结构、表面性质和对反应物分子的吸附能力，降低反应的活化能，提高反应速度；另一种为结构助剂，增加催化剂的结构稳定
性，以提高催化剂的寿命和稳定性。近年来选用的助剂材料多为CeO
2、ZrO
2
、La
2
O
3
、
CaO、BaO、SiO
2、ThO
2
等氧化物。
6.汽车尾气净化催化剂的分析
6.1净化催化剂的组成部分及结构分析。一般来说，汽车尾气催化剂，主要是属于固体催化剂，并且由载体、活性组成部分和助催化剂三个主要部分所组成。而且，汽车尾气的催化剂载体，主要是可以分为颗粒催化剂和整装催化剂两个部分所组成。而前者主要是以颗粒活性氧化铝为主要载体。颗粒催化剂由于其密度较大，而且排气的阻力非常大，这样就很有可能会对发动机造成不利的影响，在高温腐蚀性气体的影响下，其发动机的寿命是非常短的。从这一点上看，颗粒状载体已经逐渐被淘汰了。所以，总体而言，整装催化剂则是由于排气阻力较小、热稳定性较好，已经广泛地运用在汽车尾气的净化。
6.2目前，汽车尾气的净化催化剂都是负载型催化剂，以及相应的活性组分在载体上。同时，由于活性组分，在某种程度上起到催化的作用，而助催剂由于其无催化活性程度低，尤其是在非常恶劣的环境下，为了能够更好地稳定催化剂的稳定性，这就必须要能够逐步改善其性能在另外一方面，由于汽车尾气催化反应的机理非常复杂，催化剂中的各个都是需要协同作用，这样就使得催化剂活性组分与助剂难以进行区分，所以人们都被称之为活性组分。
车用催化剂的研究进展种种研究显示，由于车用催化剂对整体性能有着非常
严重的影响，甚至会关系到催化剂的转化率和使用寿命，所以，从上述的分析中，我们可以看出，车用催化剂对整个的催化转化系统有着非常重要的影响，因此，汽车尾气净化催化剂对于其载体有着严格的要求例如，稳定性必须要更高，热膨胀系统较小等方面的特点。
6.3整装催化剂的载体要求整装催化剂，能有效地克服颗粒状载体的局限性，而且，由于它的整装装配、质轻和开孔率非常高，这样就可以有效地根据不同材料的要求，可以将整装式载体分为两个方面，即陶瓷蜂窝载体和整装式金属载体。陶瓷蜂窝载体，这是我国汽车尾气净化催化剂载体最为广泛的，其中，它的特点主要是拥有非常多的约束气道，并且不仅仅是催化剂活性成分和废弃提供最大的接触面积，还能够使得气流压力逐渐降到最小。所以，它非常适合多相催化反应，并且由于蜂窝结构的整体体积密度较低，而且热稳定性较好，这样就能够有效地提高催）化剂的起燃性能。在20 世纪，美国康宁玻璃公司，非常注重这种载体的研究，并且已经将之有效地运用在汽车尾气净化上。从目前的这种载体发展趋势上看，还存在一些不足，只有逐步降低膨胀系数或者是提高单位面积的孔数才能够得到更好的应用，取得更为理想的净化效果。
综上所述，为了能够更好地研究汽车尾气净化催化剂技术，从汽车尾气净化催化剂的发展情况进行分析，同时对汽车尾气的催化剂技术进行全面的了解，结果显示，我国汽车尾气净化催化剂的研究还处在初级阶段，相信在不久的将来，定可以取得理想的研究效果。
7.汽车尾气催化净化器对催化剂载体的要求
汽车尾气催化净化器载体作为催化剂的承载体，其性能直接关系到催化剂的转化率、使用寿命和整个催化净化器的装配要求，对整个催化转化系统的性能都有很大的影响，因此理想的催化剂载体应具备如下特点：
（１）足够的比表面积
催化剂的活性成分都负载于载体表面，载体比表面积大，有利于活性成分的高度分散，增加废气和催化剂的接触面积，从而提高活性成分的利用率，降低成本。
（２）良好的机械强度
载体在承受高温腐蚀性热气流不断冲刷的同时还要承受路面不平整和汽缸
振动引起的剧烈振动。
（３）足够的耐高温性
汽车发动机排气温度的范围较宽，通常的工作温度在500～800℃，有时甚至超过1000℃。
（４）较低的热膨胀系数和热容量
热膨胀系数小能够保证催化剂经受温度的急剧变化而不破裂，热容量低则可使其达到催化反应所需温度的时间缩短，提高催化净化效率。
（５）良好的耐腐蚀性能
以抵抗排气成分和颗粒物上吸附的金属氧化物等物质的侵蚀，保证使用寿命。（６）不含有使催化剂中毒的物质
即载体不含能与催化剂发生相互作用的成分，影响催化剂的催化作用。（７）适用于某种再生形式
如催化再生、燃油添加剂再生或电加热再生等。除此之外理想的催化剂载体还应具有适当的吸水性，并且催化剂载体材料来源应丰富、价格应便宜。
8.汽车尾气净化催化剂载体的种类
催化剂载体从最早的氧化铝颗粒到各种整装式载体，几十年来，载体以其性能的不断改进满足了全世界对汽车尾气净化器日益严格的要求。而今，载体的质量更轻，比表面积更大，使用性能更佳，而且种类逐渐增加。催化剂载体的种类有很多，按载体的结构形式可分为颗粒型载体、蜂窝状载体和泡沫载体，按材质可分为陶瓷载体、金属载体、金属间化合物、陶瓷载体和玻璃纤维载体。
9.汽车尾气净化催化剂的发展和尚需解决的问题
汽车行业的迅猛发展也带动了尾气催化净化技术的不断革新，有效改善汽车尾气对大气的污染，但仍然有几个难题难以克服，这将是以后的重点研究方向。（1）汽车冷启动时的尾气转化问题
当前使用的催化剂都有一个共同的缺点就是低温下催化活性低，而汽车冷启
动的2min内会产生大量的有毒气体。一种途径是通过活性组分和助剂的调整降低催化剂的起燃温度从而改善催化剂的低温活性，另一种途径是将催化净化器安装在更靠近引擎排气口的位置，使催化剂迅速被加热达到起燃温度，但是这样催化剂的工作温度也大大提高，缩短了催化剂的使用寿命，因此如何解决催化剂低温效应和耐高温工作的矛盾是该领域研究的热点之一。
（2）贫燃条件下适用的三效催化剂
有研究表明，把空燃比由现在的14.6提高到22，燃油可以节约15%左右［15］。在当今能源紧张的社会大背景下，贫燃发动机已经作为汽车领域的一项革新技术被广为研究。在贫燃条件下，现有的三效催化剂对NOx的催化转化能力大大下降，因此必须研究开发贫燃条件下适用的三效催化剂。
（3）催化剂的抗老化问题
因高温老化和S，Pb中_毒而导致的催化剂失效缩短了催化剂的使用寿命，间接增加成本，如何在控制成本的前提下妥善解决催化剂的失效问题也是各公司关心的热点。从某种程度上看，汽车作为现代社会中最为重要的交通工具之一，能够有效地推动人们生活和工作的便利。但是，汽车所排放的尾气给我国大气环境造成非常严重的污染，从目前来看，我国汽车尾气控制水平整体上看非常低，这样就使得我国汽车尾气对大气环境的污染越来越严重，对于人体的健康和动植物的生存都构成巨大的威胁。
开发高效实用的汽车尾气净化催化剂尚需解决的问题随着世界汽车工业和交通运输业的发展和人们环保意识的增强，汽车尾气的排放要求将日益严格，这对汽车尾气净化催化剂提出了新的挑战。为了满足越来越严格的汽车排气法规，必须研制出高效实用的催化净化剂。目前，开发新型实用的汽车尾气净化催化剂应解决以下几个方面的问题：
(1) 提高催化剂的低温活性，以减少汽车冷启动时的废气排放量；
(2) 提高催化剂的抗硫、磷中毒能力，以保持催化剂处于较高的活性状态，延长其使用寿命；
(3) 开发新型高效催化剂研究，设法减少贵金属用量，以降低催化转化剂的成本；
(4) 研制开发出高效耐用的载体，提高单位体积催化剂的催化效果或减少催化转化器的体积及成本。
结语
随着公众环境意识的增强，汽车尾气排放标准和法规的日益严格，对我国汽车尾气排放的治理是一个严峻的考验。在汽车工业和交通运输迅速发展的今天, 人们对汽车尾气净化提出了新的要求,而采用高效的尾气净化催化剂，是有效解决这一问题的技术发展方向。我国已具备研究开发和生产汽车催化转化器的能力, 随着新的排放法规的提出, 必将是不断采用新产品、新技术, 淘汰落后产品的过程, 为全人类的健康的生活环境而不断努力的过程。
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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
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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
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。
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，
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。
汽车尾气催化剂的进展
汽车尾气催化剂的进展 【摘要】：汽车排放的尾气中含有大量的N0x、HC及CO，对人体危害很大，而高效汽车尾气净化催化剂是实现车外净化、解决这一问题的关键。本文综述了目前国际上催化消除汽车尾气催化剂的研究现状，分析了三效贵金属催化剂、钙钛矿氧化物催化剂、分子筛催化剂等各自的优势和存在的问题。对催化消除机理作了简单的概述，最后对汽车尾气净化催化剂的发展方向提出了展望。 【关键词】汽车尾气；催化剂；净化；贵金属，钙钛型催化剂 1、前言 随着经济社会的进步，我国汽车工业得到了快速发展，汽车尾气造成的环境污染也日益严重．城市汽车尾气污染已成为城市大气不断恶化的主要污染源头。有效治理城市汽车尾气污染，是环境保护专业和汽车业面临的一项紧迫任务。由于全球汽车销量的不断增加，汽车尾气排放造成的大气污染问题受到了人们的更大关注。因此，研究开发催化汽车尾气催化剂便成为汽车尾气催化剂科研的一个主要热点和可行方向。 2、复合型催化剂 2.1、钙铁矿型氧化物(ABO3) 为了降低成本，作为贵金属的替代物，近年来，钙铁矿型氧化物(AB03)在汽车尾气净化方面发挥了越来越重要的作用。钙钛矿结构催化剂的分子式为ABO3．A位通常是La系元素和K，Rb，Sr，Pb等半径0．90-1．65埃的金属离子，B位是过渡金属Ni，Co，Mn，Cr，Cu，Fe，Ti等。AB03的重要性质在于：钙钛矿型氧化物(ABO3)能在维持其基本晶体结构的同时，具有可变价的阳离子和颇多的氧空位，其他体系是难以相比的。由基本结构派生出不同构架的可能性，A和B位阳离子的可替代性使我们可对催化剂的性能进行修整，设计新材料。ABO3作为一种原型体系汇聚了催化领域的众多学科，B位过渡元素离子的活性和选择性是催化研究的主题。Ru、Rh和Pt在B位上的部分替代提高和稳定了ABO3的活性，增强了抗毒性；另一方面，Ru的易挥发性，Rh的氧化扩散，Pt颗粒高温下长大，都由于它们进入了ABO3结构中而被抑制。选择B位上的阳离子和组成比，使之有适当对称能级的轨道，对提高还原N0x 的选择性和三效催化剂的功能尤为重要。1972年Wiswanathen对钙铁矿型氧化物作过系统的评述，其中对LaCo0，的初步检验表明，N0x的高转化率可在C0高浓度时达到，CO和HCx 的高转化率可在C0低浓度时达到。 虽然钙钛矿型氧化物ABO3近来在尾气消除方面得到了很大的发展，但总体来说，这类
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
汽车尾气催化剂市场需求分析
内容摘要 中国入世以来，汽车爆发性的增长，汽车零部件业也实现了持续、快速增长。据保守预测（估算），仅2012年产销双双突破1900万辆，中国整车需求的增长势必激发汽车其他产业的快速增长。虽然零部件市场潜力很大，但市场竞争越来越严峻。汽车整车企业根据市场竞争的要求，为提高品牌系列整车的价格、质量等整体竞争力，需要选择成本更低、品质更好、响应速度快和服务更优的汽车零部件企业供货。 近两年，公司（裕丰昌达汽车部件有限公司）未能开展其他关于汽车的业务，加上行业竞争对手实力强大，公司的市场份额受到挤压，所以决定在保持原有市场份额的基础上进军汽车环保市场来满足汽车市场不断变化的需求。 本文在营销理论的指导下，对汽车尾气催化剂做了市场分析，通过有目的地、有系统地搜集、记录、整理有关市场信息，了解汽车尾气催化剂市场需求现状，为公司进军该市场的可行性提供参考和借鉴。 关键词：汽车环保汽车尾气市场需求分析
裕峰昌达汽车部件有限公司汽车尾气 催化剂市场需求分析 一、导论 在全球生态环境不断恶化的今天，环保已经成为一个热门词。随着乘用车队伍的不断壮大，空气质量成了人们日益关注的问题。在各省市的环保局网站上，每日空气质量报告都在显著位置被及时公布。当今各地的节能减排攻坚战进行得如火如荼。所以选择一个质量较好、性能稳定、寿命较长的催化器就显得尤为重要。 裕丰昌达汽车部件有限公司是上海同业煤化集团有限公司的子公司，是山西省大同市大型零部件生产企业，公司现供车型为 Lavida 朗逸,UC 明锐，桑塔纳等。裕丰昌达汽车部件有限公司在为大同齿轮厂等企业配套过程中，获得了先进的技术支持，取得了丰厚的利润回报和较高的市场赞誉，公司近几年，业务量平稳发展，2012年销售收入达到1亿左右。零部件市场潜力很大，但市场竞争越来越严峻，公司决定在保持原有市场份额的基础上进军汽车环保市场，生产汽车尾气催化剂来满足汽车市场不断变化的需求。 二、裕丰昌达汽车部件有限公司相关简介 (一)公司简介 大同市裕峰昌达汽车部件有限公司成立于2001年初，注册资金4000万元，其中上海同业投资发展有限公司控股97.5%，自然人股东王大板出资2.5%。企业主要经营范围为汽车零部件加工销售，公司设立的主旨是打造精品，奉献社会，为中国重汽集团配套生产各种一流汽车零部件，诚信服务、精诚合作，最终发展成为为国内外机械动力集团打造国际一流的汽车传动装置生产基地。 (二)现阶段开发产品简介 目前公司正在致力于汽车尾气催化剂项目的开发和试产阶段。汽车尾气催化剂，是一种汽车尾气净化装置。一般安装位置在发动机排气气管出来后。外型看一般有椭圆、圆形两种，是一种新型的汽车环保产品。这种产品是为了消除汽车尾气中这些有
汽车尾气处理(小论文)
汽车尾气处理（小论文） F1115002 5111509040 周于聪【摘要】汽车尾气是大气污染的主要来源之一，而尾气的催化转化是目前处理尾气污染的主要手段。本文简述了尾气的主要污染物及其危害，尾气催化转化的主要过程及其反应方程式，并通过简要计算证明其可行性和温度等相关数据，简单介绍了目前比较广泛使用的催化剂及其今后的一些发展方向。 【关键词】汽车尾气、催化转化，催化剂，尾气处理反应式，尾气处理温度 【引言】随着现代社会的不断发展，人们的生活水平的不断提升，汽车的购买量和使用量快速增长，与之而来的汽车尾气污染问题也愈来愈严重，寻找高效可行的尾气处理技术变得越来越急切。 一、汽车尾气中的主要污染物及其危害 汽车尾气中含有因不完全燃烧产生的碳氢化合物（HC），一氧化碳（CO），氮氧化物（NO X）以及少量的二氧化硫（SO2）和铅化合物等，这些有害物质直接排放对人体及环境会造成严重的后果。 一氧化碳（CO）与人体中的血红蛋白（H b）的亲和力明显高于氧气（O2），一旦人体 吸入较大量的CO，因发生如下反应：H b O2+CO?H b CO+O2，导致人体缺氧，危及生命。 碳氢化合物（HC）本身即具有致癌作用，且会强烈刺激眼睛和呼吸道，在空气中易与氮氧化物（NO X）在太阳光下产生光化学烟雾，造成大气污染，严重时甚至可以使人麻痹中毒。 氮氧化物（NO X）主要是NO和NO2，其中高浓度的NO能引起中枢神经瘫痪及痉挛, NO2能引起人体中毒,易是酸雨的主要成因之一。
倘若汽车尾气不及时有效的处理其严重生态影响和社会影响不堪设想，甚至会阻碍社会的进一步发展。 二、我国汽车尾气的排放现状 据最新的环境保护部报告显示[1]：2009年，全国机动车排放污染物5143.3万吨，其中一氧化碳（CO）4018.8万吨，碳氢化合物（HC）482.2万吨，氮氧化物（NOx）583.3万吨，颗粒物（PM）59.0万吨。汽车是机动车污染物总量的主要贡献者，其排放的CO和HC超过70%，NOx和PM超过90%。 由以上数据可见，汽车尾气处理压力巨大且十分重要，更高效的处理技术将是今后研究的一大方向。 三、汽车尾气的催化转化（三效催化剂为例） 1、三效催化剂的基本原理 通过催化剂的作用，把CO、HC、NO X 分别氧化、还原为对人体健康无害的二氧化碳（CO2）、氮气（N2）和水蒸气（H2O）。 2、三效催化剂的主要反应方程式 CO、HC氧化反应: 2CO+O2＝2CO2 2H2+O2＝2H2O HC+O2→CO2+ H2 NO的反应: 2CO+2NO＝2CO2 +N2 HC+NO→CO2 +N2 2H2 +2NO＝2H2O +N2 水蒸气重整反应: HC+H2O→CO +H2 水煤气转换反应: CO+H2O＝CO2+H2
大型柴油车尾气净化SCR脱硝催化剂生产项目可行性研究报告
大型柴油车尾气净化SCR脱硝催化剂生产项目可行性研究报告 XXX有限公司 大型柴油车尾气净化SCR脱硝催化剂生产项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 编制时间：https://www.360docs.net/doc/a714658676.html, 高级工程师：高建
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目负责人 (1) 1.1.6项目投资规模 (1) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (2) 1.1.9项目建设期限 (2) 1.1.10项目目前进展情况 (3) 1.2项目承建单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (3) 1.5研究范围 (4) 1.6主要经济技术指标 (4) 1.7综合评价 (5) 第二章项目背景及必要性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (8) 2.3.1顺应我国“十二五”战略性产业快速发展的需要 (8) 2.3.2顺应我国柴油汽车产业快速发展的需要 (9) 2.3.3推动大型柴油车尾气净化SCR脱硝催化剂产业发展进程的需要 (10) 2.3.4满足市场需求、促进企业长足发展的需要 (10) 2.3.5增加就业带动相关产业链发展的需要 (11) 2.3.6促进项目建设地经济发展进程的的需要 (11) 2.4项目可行性分析 (12) 2.4.1政策可行性 (12) 2.4.2市场可行性 (13) 2.4.3技术可行性 (13) 2.4.4管理可行性 (14) 2.5分析结论 (14)
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内燃机，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
柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试实验报告小组实验方案
柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试 第七小组：赖家雄、田裕昌、黄卫国、邓伟明、李恒、陈鹏 一、实验目的及意义 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。 本实验拟以金属氧化物为活性组分，三氧化二铝（Al2O3）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）等的测定方法，了解表征结果与催化剂性能之间的关系。 二、实验原理 1.催化剂制备 固体催化剂的制备方法有离子交换法、浸渍法、溶胶凝胶法、沉淀法等，其中浸渍法是制备固体催化剂广泛采用的一种方法。在制备过程中，一般将载体放进含有活性物质（或连同助催化剂）的液体中浸渍。浸渍法是通过具有多孔结构的载体在含有活性组分的溶液中浸渍时，溶液在毛细管力的作用下，由表面吸入到载体细孔中，溶质的活性组分向细孔内壁渗透，扩散，进而被载体表面的活性点吸附，或沉积，离子交换，甚至发生反应，使活性组分负载在载体上，这些都伴随传质过程。当催化剂被干燥时，随着溶剂的蒸发，也会造成活性组分的迁移。这些传质过程不是单纯，孤立地发生，大部分是同时进行而又互相影响，所以浸渍过程必须同时考虑吸入，沉积，吸附与扩散的影响。当浸渍平衡后，将剩余的液体除去，再进行干燥、焙烧、活化等。而焙烧过程中，活性金属盐在高温下分解，形成具有催化活性的金属氧化物。
汽车尾气净化催化剂研究现状及发展前景
催化化学论文 论文题目：汽车尾气净化催化剂研究现状及发展前景 学院：化学与化工学院 专业：化学 班级：化学131班 学号：1308110289 学生姓名：石军 2016年6月6日
汽车尾气净化催化剂研究现状及发展前景 摘要：汽车排放的尾气是严重的大气污染源之一,尾气中含有大量的NO x、碳氢化合物(HC)及CO,尾气污染不仅影响了大气环境，对于人类的身体健康也非常不利，汽车尾气净化催化剂是减少汽车尾气中污染物的有效方法之一，安装汽车尾气净化设备可以有效降低尾气的污染，净化催化剂可以将这些有害物质的绝大部分转化为无害的N2、CO2和H20。本文主要就汽车尾气净化催化剂研究状况和发展前景进行论述。 关键词：汽车尾气；净化；催化剂；现状；发展前景 正文 1.汽车尾气的成分 汽车尾气包含100多种成分。主要有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、 氮氧化合物（NO X ）、硫化物（SO X ）、细微颗粒物、二氧化碳（CO 2 ）、甲醛（HCHO） 和丙烯醛(CH 2 =CHCHO)等。每年汽车排放的主要污染为25亿吨CO、4.5亿吨HC和2.2 亿吨NO X 。这些排放物严重地影响大气和生活环境。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。提出了汽车尾气净化催化剂的研究发展方向。
2.汽车尾气净化的概况 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《2012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大国。机动车污染已成为我国空气污染的重要来源，是造成雾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。 在影响污染物排放的诸多因素中，进人气缸的汽油质量F与空气质量A之比 A/F是最显著的因素。为了完全燃烧，理论上所需的化学计量比略有不同，一般为A/F=14.7左右。当A/F>14.7时,称为富氧燃烧，此时，CO与HC的排放浓度减少，但NOx的浓度增加；当A/F<14.7时，称为贫氧燃烧，此时NOx的排放浓度减少，而CO与HC的浓度增加。使用催化剂转化三者时，其转化效率与尾气中残余的氧浓度亦即A/F比密切相关。理论A/F比附近的一个狭窄区间( 称为“操作窗口”)应用三效催化剂，可使排气中NOx、HC和CO达到很高的转化率。 汽车尾气净化技术主要包括两个方面：机内净化和机外净化。机内净化主要是改善发动机燃烧状况，以降低有害物质的生成。如：改进进气系统，供油系统和燃烧室结构等。这些技术与汽车发动机设计及制造水平密切相关。很显然，机内净化只能减少有害气体的生成，而不能除去已经生成的有害气体。机外净化是在尾气排出气缸进入大气之前，利用转化装置将其中的有害成分转化为无害气体。尾气转化装置包括: (1)热反应器。向排气口喷入新鲜空气，并加强排气管保温， 利用尾气本身的热量使CO、HC继续氧化,转化为相对无害的CO 2和H 2 O。(2) 催化反 应器。利用催化剂将CO、HC和NOx转化为CO 2、H 2 0和N 2 。由于汽油燃烧过程中，有 害气体的生成不可避免，热反应器对CO、HC的转化效率有限，且不能对NO X 进行转化。因此,催化净化是解决尾气污染最根本有效的方法。 国外发达国家已经广泛研究高效三效催化剂，提出了欧Ⅲ、欧Ⅳ标准，正向超低排放甚至零排放发展，国内新排放法规已颁布并正在实施，但由于国内三效催化剂研究起步较晚，国产三效催化剂没有大规模的应用，国产净化催化剂产业前景十分广阔。汽车尾气催化剂的研究开发涉及到化工、发动机、液体力学、新材料等很多学科，但其中催化剂的研究和制备是关键，特别是开发与研究国内资源丰富的含稀土车用催化剂，减少国内资源贫乏的贵金属用量，寻找到稀土与贵金属复合催化净化汽车尾气的规律，是今后研究的主要方向。