汽车尾气三元净化催化剂的研究新进展!
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
汽车尾气催化剂
.. . … . word. … 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N 2、O 2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CO 2和H 2 O，将NOx 还原成N 2 。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+O 2→ 2CO 2 ……① 4HC+5 O 2→4 CO 2 +2H 2 O ……② 2NO+2CO →2CO 2+N 2 ……③ HC+NO 2→ CO 2 +H 2 O ……④ HC+CO→ N 2+CO 2 +H 2 O ……⑤ 3NO+2NH 2→ 2N 2 +3H 2 O ……⑥ 2NH 2→ N 2 +3H 2 O ……⑦ 还原型催化剂主要催化NOx的还原反应： 2NO+CO →N 2+CO 2 ……⑧ 2NO+H 2→ N 2 +2H 2 O ……⑨ 2NO+HC→ N 2+H 2 O+CO 2 ……⑩ NO和H 2反应除生成无毒的N 2 和H 2 O外，尚有所不希望发生的副反应： 2NO+5H 2→ 2NH 2 +H 2 O
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。
内燃机紧耦合三效催化剂性能研究
第31卷第9期 2008年9月 合肥工业大学学报( 自然科学版) JO U RN AL O F H EFEI U N IV ERSIT Y OF T ECH N OL O GY Vol.31No.9 Sept.2008 收稿日期:2007-09-21 基金项目:安徽省教育厅自然科学基金重点资助项目(KJ 2007A061);安徽省科技厅2005年度重点资助项目作者简介:王继先(1950-),男,安徽萧县人,安徽农业大学教授,硕士生导师. 内燃机紧耦合三效催化剂性能研究 王继先1, 王大祥2, 黄新林3, 业红玲1, 曹 丽1 (1.安徽农业大学工学院,安徽合肥 230036;2.中国汽车技术研究中心,天津 300162;3.安徽省安凯福田曙光车轿有限公司,安徽合肥 230001) 摘 要:催化剂是整个催化转换器的核心部分,决定催化转换器的主要性能指标。文章详细地介绍了Pd -YCZ 紧耦合型催化剂的制备和加工工艺过程,并通过催化转化率、起燃温度、空燃比特性和抗高温老化能力等实验进行性能测试;实验结果表明,研制的Pd -Y CZ 紧耦合型催化剂性能良好,完全能满足紧耦合型催化剂的使用要求,为紧耦合催化转换器的进一步研制打下了良好的基础。关键词:P d -Y CZ 催化剂;紧耦合;内燃机 中图分类号:T P336;U 482 文献标识码:A 文章编号:1003-5060(2008)09-1386-04 Performance study of engine close -coupling catalyst WANG J-i xian 1 , WA NG Da -x iang 2 , H U ANG Xin -lin 3 , YE H ong -ling 1 , CAO Li 1 (1.C ollege of En gineering,Anh ui Agricultural U nivers ity,H efei 230036,China;2.C hina Automotive Techn ology an d Research Center, Tianjin 300162,C hina; 3.Anhui Ankai Fu tian Shu guan g Axle Co.,Ltd.,H efei 230001,C hina) Abstract:The cataly st is the co re part of a catalytic conv erter,w hich affects main per for mance index es of the catalytic conver ter.The paper presents the Pd -YCZ catalyst design and processing technolog ical pro cess in detail.Per for mance tests o f the Pd -YCZ cataly st are carried o ut in term s of the catalyzed conversio n rate,co mbustion temperature,air -fuel ratio char acteristic and ant-i high temperatur e abil-i ty.T he ex perim ental results show that the per for mance of the Pd -YCZ catalyst is goo d.As a result,it meets w ell w ith the operation requirem ents of the catalytic converter,and it is valuable for further development o f the cataly tic conver ter. Key words:Pd -YCZ catalyst;close -co upling ;engine 0 引 言 紧耦合催化器就是将催化转化器安装在靠近发动机排气口的位置,利用发动机本身的排气高 温对催化器进行迅速加热,达到缩短起燃时间及降低发动机冷起动排放的目的。但由于紧耦合催化器距离发动机排气口较近,当发动机正常工作时进入催化器的排气温度可能会超过1000e ,因此对催化剂的耐高温性要求较高[1]。 目前车用催化剂大都采用贵金属铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)作为活性组份,而其中又以钯的耐高温性能最好。由于钯的价格又最低,更适合于国内的经济型轿车[2] 。 选择贵金属钯作为活性组份,同时选择Y (钇)、Ce(铈)和Zr (锆)的复合氧化物作为单钯紧耦合催化剂的热稳定助剂,制得储氧能力较好的单钯紧耦合催化剂,简称为Pd -YCZ 紧耦合催化剂。 1 Pd -YCZ 紧耦合催化剂的研发 催化剂是指催化活性组分和水洗涂层的合称,是整个催化转换器的核心部分,决定催化转换器的主要性能指标。图1所示为研发的Pd -YCZ 紧耦合催化技术路线图 [3] 。
三效催化剂
4 三效催化剂反应机理 4.1 参与反应的物种和反应条件 汽油车排气组成成份非常复杂，除和燃料和机油的品质有关外，还受发动机和整车的状况、运行工况及环境条件等因素影响。除氧气O2和氮气N2外，目前已检测到的汽油车排气中的物种约有130多种，其中多数为碳氢化合物及其燃烧、热解的中间产物（丙烷、丙烯、甲醛、丙烯醛等）；另外还有水蒸气、氢气H2、CO、CO2、NO2、NO、N2O、SO2、SO3及磷P、铅Pb、锰Mn、钙Ca、锌Zn的化合物和硫酸盐等。三效催化剂的目标反应物主要有丙烷C3H8、丙烯C3H6、CO和NO x等，三效催化目标反应物的浓度一般在10-9─10-6范围内，远小于障碍物N2（>80％）和CO2（>10%）的浓度。这就要求三效催化剂具有很好的选择性，这也是三效催化剂区别于一般工业催化剂的主要特征之一。图35对比了工业催化剂和三效催化剂的工作环境。如图35所示，与工业催化剂相比，车用三效催化剂的工作温度范围在0 ℃以下(冬天冷启动)至1 000 ℃以上，且温度升、降速率很大(骤冷骤热)；空速在0~30000 h-1范围内变化；工作压力的变化范围也很大。尤其是三效催化剂目标反应物的浓度一般在10-9~10-6范围内，而有碍物(指不参加反应的惰性组份、杂质及对催化剂有毒害作用的污染物等)浓度大多数在10%以上。因此，相对而言三效催化剂的工作环境更为恶劣。同时，受装车及实际使用条件所限，车用催化剂在使用空间、再生与更换等方面都不如工业催化剂。所以对车用催化剂要求其具有更高的活性、更好的选择性、更强的抗中毒能力及更长的使用寿命。 从理论上说，图2所示的电喷闭环控制系统能精确控制排气气氛空燃比为14.63。但实际上采用图2所示控制系统发动机排气气氛在14.63左右振荡，振荡的频率与幅度与电喷系统的性能有关。如图36所示，电喷系统匹配较好的发动机空燃比变化幅度很小，排气气氛基本维持在理论空燃比附近。若电喷系统匹配不好，排气气氛变化范围较大，会出现过稀或过浓的气氛，从而使排放变差并加重三效催化剂负担。另外，对于多缸发动机，顺序的排气过程造成排气管内存在很强的气流脉冲和偏析，排气温度变化范围也很大。由此可见排气组份在流经三效催化剂时，在时间和空间上都是极不均匀的，从而导致催化剂某些部位不能充分利用而造成浪费；另外一些部位因利用率较大而过早失活。因此在开发三效催化剂时一定要根据发动机的实际情况，结合电喷系统对整个排气系统（尤其是转化器的扩张管形状与锥角等）进行匹配和优化设计。 4.2 三效催化反应历程 如前所述三效催化反应是一类气——固异相界面反应，反应过程包括两相传质、扩散、换热及吸脱附和表面催化反应等过程。反应速率有可能受扩散过程控制，也有可能受吸脱过程或表面反应过程控制。三效催化反应过程可用图37简单表示。 反应物（1或2个以上物种）先从载体孔道的主气流中经传质过程到达氧化铝涂层微孔内，再经扩散到达催化剂活性位。在活性位上，发生吸附、迁移、反应、生成产物、产物脱附等过程完成表面反应，再按相反过程经扩散、传质回孔道内主气流中。汽车排气空速很大，也就是说孔道内气流速率很大，无论反应分子或产物分子在催化剂表面驻留的时间都很短，这就要求三效催化反应过程速度要足够快，效率要足够高。三效催化剂传质、扩散和吸脱附特性等都会影响催化反应的速率，而成为三效催化反应的速控步骤。当催化剂表面温度较低时（如怠速或冷起动），表面反应速率较低，反应过程是速控步骤；当催化剂表面温度较高时，反应速率足够大，微孔内的扩散过程将成为速控步骤。 4.3 三效催化反应机理 所谓三效催化反应是指在三效催化剂表面同时发生对HC和CO的催化氧化反应和对NOx的催化还原反应，其主要化学反应式如下： (1) 氧化反应 2 CO + O2→ 2 CO2 C m H n + (m + n/4)O2→ mCO2 + n/2 H2O 2H2 + O2→ 2H2O
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：
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。
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 +→+
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。其中对活性涂层中应用广泛的Ce-Zr 粉体的研究较为深入。我们对包括Ce-Zr在内的二元和二元以上的复合稀土纳米?br /> 劢 辛硕嗄甑难芯浚 丫 圆 返拇慷取⒕ 唷⒘６取⒈缺砻婊 确矫婺芙 醒细竦目刂疲 ⒕哂幸欢ǖ牟 倒婺！Ｋ 没钚酝坎鉉e-Zr粉体高温老化后比表面仍保持25m2/g以上，对催化剂的催化能力与高温稳定性起到了很大促进作用。但仍需对复合纳米粉的修饰与稳定性进行更深入的研究，进一步提高其储氧能力与高温老化后的比表面积。 2）催化剂的活性涂层涂覆工艺 涂层的涂覆工艺对涂层材料的热稳定性和抗热冲击能力有直接的影响，最终影响到催化剂的稳定性和使用寿命。通过对涂层的多种涂覆方法进行考察后，建立了独特的真空多层渐变涂覆技术和热处理工艺，增加催化剂体系的热稳定性和抗热冲击的能力，延长催化剂的使用寿命。使涂层与蜂窝载体之间的结合更为紧密，大幅度提高了涂层的热稳定性和抗热冲击能力。按此方法制备的催化剂经高温老化试验后仍保持较高的活性，显示了良好的应用前景。 3）催化剂热稳定性及抗中毒能力等各种性能评价 主要针对国内燃油中苯系物、不饱和烯烃和硫含量相对较高的特点，提高催化剂抗中毒能力，延长使
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，
贵金属三效催化剂的研究进展
贵金属三效催化剂的研究进展 河南科技大学车辆与动力工程学院陈昊王学涛 摘要：本文围绕贵金属三效催化剂为中心，介绍它了的现状，详细描述了它的构成和研究进展。最后，叙述纳米技术在贵金属三效催化剂中的应用。 关键词：贵金属三效催化剂，稀土金属，纳米材料 Abstract：This focus on precious metal three-way catalyst as the center，describing its status. A detailed description of its composition and research progress. Finally，description of nanotechnology in the precious metals in the three-way catalyst applications. Key words：precious metal three-way catalyst，rare earth，nanomaterials 随着我国经济的高速发展，资源的有限性与环境的日益恶化已经对我们的生存空间造成严重的威胁。为了能够的缓解环境的自身净化污染物的负担，有效的脱除废气中的污染物是一个重要途径。废气主要有生活废气和工业废气两部分组成。生活废气大部分是由现代化交通工具排放出来的尾气构成，而工业废气主要是由工厂中的烟气与垃圾焚烧中的烟气组成。开展废气的有效治理，已成为当代环境治理急需解决的重大问题之一。常规的物理化学、生物脱除方法，处理其中的有机物在技术难以完全降解或矿化部分有毒有害有机物。甚至某些中间产物更加有毒有害，对运行成本和设备上的要求较高，限制了这类废气处理技术。自从贵金属三效催化剂的引入，在有毒有害的有机难降解污染物的脱除方面有显著的效果，同时它的高活性、高选择性、高热稳定性及良好的物理性能，能脱除其它大部分的污染物。所以它成为国内外学术界与环境科学与工程界研究的热点与焦点。 1.贵金属三效催化剂的反应机理 贵金属三效催化剂具有高活性、高热稳定性、高选择性、良好物理性能[1]，能同时净化废气中的CO、HC和NO x等有害物质。其反应机理如下：氧化反应(氧化催化剂)： 2CO+O2→2CO2 4H m C n+(m+4n)O2→2mH2O+4nCO2 (8n+2m)NO+4H m C n→(4n+m)N2+2mH2O+4nCO2 三元反应(三效催化剂)：
汽车尾气催化剂的研究现状及发展前景
汽车尾气催化剂的研究现状及发展前景 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。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。 1 汽车尾气净化的方法 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
第一篇_汽油车用三效催化剂
第一篇汽油车用催化剂 以汽油为燃料的、装用点燃式(Spark Ignition)发动机的车辆(汽油车)的主要排放污染物有3类：一氧化碳CO、碳氢化合物HC和氮氧化物NO x。汽油车排放的碳氢化合物HC是一种混合物，包含数百种具有不同碳原子数的烷烃和烯烃，所以也称总碳氢化合物THC。不同的发动机及同一发动机在不同行驶状态下排放的HC种类和数量变化较大，其主要组分为丙烯C3H6和丙烷C3H8。汽车排放的氮氧化物包括一氧化氮NO和二氧化氮NO2等，主要组分为一氧化氮。车用催化剂通过对HC和CO的催化氧化及对NO x的催化还原，达到催化净化这三种排放污染物的目的，而催化净化技术也是机动车排气污染机外净化的最常用的技术。 1 车用催化剂的发展 车用催化剂已经历了约30年的发展，是催化领域，尤其是异相催化领域开发最为成功的一类催化剂。而实际上车用催化剂的发展是与各国排放法规的发展紧密对应的，日趋严格的排放法规是推动车用催化剂发展的最直接原因。 20世纪中期美国加州洛杉矶地区发生两起典型的、因汽车尾气污染所形成的光化学烟雾事件，导致严重伤亡事件。此后，各国政府在投入大量的人力物力进行机动车排放污染防治的同时，纷纷立法对机动车污染物排放量进行严格控制。1957年，美国加州颁布世界上第一部汽车排放限值标准，以此为起点，日本、美国及欧洲等相继出台全国性的排放法规，对机动车污染问题进行防治。在这一段时期，各国的排放法规主要限制机动车一氧化碳CO 和碳氢化合物HC的排量。相应，大多数有关车用催化剂的研究也主要集中于对CO和HC 的氧化净化，即对“二元”的氧化型车用催化剂的开发，车用氧化型催化剂得到了很好的发展。最初的氧化型催化剂主要采用非贵金属铜Cu、铬Cr、钒V等作为活性组份，后来逐渐采用贵金属钯Pd和铂Pt作为活性组份，以解决非贵金属催化剂抗中毒能力弱、起燃特性差等问题。当时仍采用工业催化剂用的颗粒状氧化铝球作为车用催化剂载体，而颗粒状填充床式催化剂的密度、热容和排气背压都很大而且容易粉化，用于车用催化剂存在很多难以克服的内在的缺陷，所以很快被淘汰出车用催化剂领域。 1952年E.J.Houdry为其蜂窝陶瓷(Honeycomb Ceramic) 载体的发明申请了专利。在这一专利的基础上，1974年美国Corning公司开发出每平方厘米31孔、壁厚0.254mm的以堇青石为原料的蜂窝陶瓷载体，为整装式车用催化剂的开发奠定了基础。此后蜂窝陶瓷载体取代颗粒状氧化铝载体被广泛应用于车用催化剂。目前，孔密度在每平方厘米100孔以上、壁厚在0.1mm以下的蜂窝陶瓷载体已经被开发出，用于应对更为严格机动车排放限值。另外，金属蜂窝载体和碳化硅陶瓷载体的应用，使性能更为优越的车用催化剂开发成为可能。与堇青石蜂窝陶瓷相比，金属蜂窝载体具有更高的机强度、更好的抗热震能力和更低的热容，并且其孔密度要比陶瓷载体高得多，可用于开发应对超低排放标准和零排放标准的车用催化剂；碳化硅陶瓷具有很好的导电性能和优异的耐高温性能，非常适用于歧管催化剂和电加热再生壁流式微粒捕集器的开发。因此近几年来，金属蜂窝载体和碳化硅蜂窝载体的应用越来越受重视。 美国1980年实施的排放法规开始对机动车氮氧化物NO x的排量进行严格限制，单靠机内净化无法满足对NO x的限值要求，而氧化型催化剂对NO x 基本无催化净化作用。起初的解决办法是采用双床(Double bed)催化剂，双床车用催化剂的工作原理如图1所示。发动机在富燃(Rich Burning)条件下工作，排气气氛为还原性，前 图1 双床催化剂示意图
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