汽车尾气净化催化剂及载体的研究进展_赵秋伶
汽车尾气净化催化剂及载体的研究进展
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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R e s e a r c hP r o g r e s s o nC a t a l y s t s a n d C a t a l y s t S u b s t r a t e
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(D e p a r t m e n t o f C h e m i s t r y a n d C h e m i c a l E n g i n e e r i n g ,W e i n a n T e a c h e r s U n i v e r s i t y ,S h a n x i W e i n a n 714000,C h i n a )A b s t r a c t :A u t o m o b i l e e x h a u s t i s o n e o f t h e m a i n s o u r c e s o f t h e a i r p o l l u t i o n .T h e c a t a l y t i c p u r i f i c a t i o n b y t h e p u r i f -y i n g a g e n t s o f a u t o m o b i l e e n d -g a s i s o n e o f t h e i m p o r t a n t m e t h o d s o f r e d u c i n g t h e a u t o m o b i l e p o l l u t i o n .P r o g r e s s o f c a t a -l y s t s f o r p u r i f y i n g a u t o e m i s s i o n a n d i t s s u p p o r t e r s w e r e s u m m a r i z e d a n d d e v e l o p m e n t a l d i r e c t i o n f o r p u r i f i c a t i o n o f a u t o e x -h a u s t w a s a l s o i l l u s t r a t e d .A n d r a r e e a r t h m e t a l c o m p o u n d c a t a l y s t a n d a c a t a l y s t o f t h e c o m p a r a t i v e a d v a n t a g e s a n d d i s a d -v a n t a g e s .A n d a u t o m o b i l e e x h a u s t g a s p u r i f i c a t i o n c a t a l y s t o f d e v e l o p m e n t .K e y w o r d s :a u t o m o b i l e e x h a u s t ;p u r i f i c a t i o n o f e n d -g a s ;c a t a l y t i c a g e n t ;t h r e e -w a y c a t a l y s t ;c a t a l y s t s u b s t r a t e ;c a t a l y s t p a r t i c l e s ;h o n e y c o m b -t y p e c a t a l y s t
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基金项目:渭南师范学院专项科研基金项目(06Y K Z 013、06Y K Z 015)。
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 WC )
(1)氧化催化剂:作为第一代催化剂,国外是P t 、P d 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N O 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N O X 的排放的标准提高了,所以应运而生了P t 、R h 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P t 、R h 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P d 来部分替代P t 、R h ,以降低催化剂的成本。制备以P t 、R h 、P d 为主体的“三效”催化剂。第三阶段:全钯催化剂[2]。P d 比P t 、R h 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。
汽车尾气中既存在还原性的C O 和H C 气体,又存在氧化性的N O X 气体。
汽车尾气在这些三效催化转化器主要发生如下反应[3]:C O 、H C 氧化反应:C O+O 2
C O 2H 2+O 2H 2O H C+O 2
O 2+H 2
N O 的反应:C O+N O
C O 2+N 2
H C+N O
C O 2+N 2H+N O
2O+N 2
水蒸气重整反应:H C+H 2O C O+H 2水煤气转换反应:C O+H 2O C O 2+
H 2N O X
的直接消除有2种途径[4]
:一是选择性催化还原(S e -
l e c t i v e c a t a l y t i cr e d u c t i o n );二是直接催化分解(D e c o m p o s i t i o no f N O X )。目前所使用的材料主要为日本大学于1990年发现的C u 交换和过交换的C u -Z S M-5的选择性和活性最好。
为了能有效地净化稀燃烧汽车尾气中的N O X ,人们提出了所谓的N O X 吸附还原法,其原理如图1所示。当发动机在稀燃烧状态下工作时,即在过量氧的情况下,将N O 与O 2在P t 作用下氧化生成N O 2,在M (N O X 吸附材料)上先将N O X 用吸附剂储存起来,这时C O 和H C 生成C O 2和H 2O
排出外界,当发动机在富燃而贫氧的条件下工作时,硝酸盐分解释放出N O X ,在催化剂上与C O 、H C 和H 2反应生成C O 2、H 2O
和N 2,同时使得碱土金属得以再生。
图1 N O X
吸附还原法原理图1.2.1 贵金属型催化剂
贵金属对C O 的氧化都具有很高的活性,但对H C 的氧化反应只有P t 、P d 具有高活性,而R h 则是控制N O X 的主要成分,贵金属P t 、R h 、P d 是目前汽车尾气净化三效催化剂的最常用的活性组分。
P t 是最早应用于汽车尾气净化的催化活性组分,在三效催化剂中主要贡献是转化一氧化碳和碳氢化合物。当在还原性气氛中P t 对N O X 的还原反应有良好的催化活性。
R h 是三效催化剂中控制氮氧化物的主要成分。此外,R h 对一氧化碳以及碳氢化合物的氧化反应也有重要的作用。
P d 如同P t 一样用来转化一氧化碳和碳氢化合物,但价格远低于R h 和P t ,且资源丰富,耐热性好,使用P d 催化剂有利于降低成本,提高催化剂的使用寿命。
在整个三效催化剂中,不同贵金属的作用绝不是完全独立的,而是相互关联的,要注意它们之间的协同作用。这种协同作用[2]对催化剂的整体行为是非常重要的。
贵金属催化剂也有不足之处[5]:(1)成本高。贵金属是战略物资,资源稀少,价格昂贵,尤其是R h 。(2)高温性能不太理想。贵金属在高温下会发生晶粒长大和烧结现象,结果使催化剂活性大大降低,甚至完全丧失。(3)易中毒。贵金属催化剂易受
铅、硫、磷等腐蚀,尤其是铅对贵金属催化剂的催化活性影响很大,因此,使用贵金属催化剂的一个前提条件是使用无铅汽油。(4)贵金属催化剂的催化活性受空燃比的影响很大。贵金属催化剂必须和空气燃料喷射系统一起配合使用,增加了系统的复杂性,提高了成本。1.2.2 非贵金属型催化剂
由于贵金属资源短缺,价格昂贵。人们在开发具有更高性能催化剂的同时,也将如何降低成本作为考虑的条件。为此非贵金属催化剂成为人们的研究热点。如,以A B O 3型钙钛矿结构[6]的复合氧化物为代表的非贵金属型催化剂。其中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 是离子半径较小的过渡金属,如:C o 、M n 、C u 、N i 等。
但非贵金属催化剂无论在起燃特性、空燃比特性还是抗中毒能力等方面都难以与贵金属催化剂相媲美。因此贵金属催化剂在汽车净化中仍占主导地位。
将贵金属与钙钛矿型化合物结合起来可以对贵金属起到很好的稳定作用,可以防止贵金属高温烧结或高温蒸发,防止贵金属与载体反应。加入少量的贵金属同样可以提高钙钛型氧化物的活性。
2002年日本D a i h a s t s u 公司在催化剂的设计和调制方面运用了纳米技术,开发了在特殊的钙钛矿型晶体中让P t 、R h 、P d 以离子形式按原子级规则排列的技术。利用该技术,P t 、R h 、P d 在高温的氧化状态下(过氧状态),作为金属离子进入钙钛矿型晶体中:在还原状态下(缺氧状),从晶体中出来成为金属微粒。这样反复进行自我再生,从而抑金属微粒的长大。与以前的三元催化剂相比,可保持更优异的净化活性和耐久性,贵金属的消耗量可减少75%。
高爱梅等[7]用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型B a Z r O 3催化剂,再用等量浸渍法制备了其它的催化剂,并进行了研究,表明B a Z r O 3催化剂具有良好的储氮量及其抗硫性能,直接添加贵金属到B a Z r O 3中会使N O X 储存量降低,而混合了γ-A l 2O 3后添
加P t 或R h 可以大大提高N O X
储存量。从多年的研究成果看,钙钛矿型化合物很有可能在N O 催化分解方面产生不可替代的作用。1.2.3 贵金属与稀土复合型催化剂
其中最具代表性的为稀土含钯催化剂[8]。单钯汽车尾气催化剂一般用稀土金属、碱土金属和过度金属的氧化物作为助剂。稀土元素因其独特的次外层电子层结构和相应的催化活性而被广泛应用于“三效催化剂”中,以提高其热稳定性、储氧能力和抗中毒能力。
加入适量的助剂可以大大改善催化剂的性能,提高催化剂的低温活性、高温热稳定性、催化选择性和使用寿命;影响催化反应的起燃温度、空燃比特性等;并能有效的减少主催化剂的用
量,降低催化剂的成本。
2 汽车尾气净化催化剂的载体
2.1 净化催化剂载体的特点
催化剂载体的性能的好坏对催化剂的活性和使用寿命影响极大。因此理想的催化剂载体应具备如下特点[9]:
(1)足够的机械强度;催化剂载体工作时要承受调整气流
的热冲击,以及路面不平整和汽缸振动引起的剧烈振动。
(2)足够的耐热性;以适应汽车发动机较宽的排气温度范围。(3)合适的孔隙结构或开孔率。
(4)具备低的热容量和高的导热率。载体材料的热容量低,热导率高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)较大的比表面积。催化剂的有效活性成分多为贵金属且都分布在载体表面上。载体比表面积大,活性成分分布均匀,有利于提高活性成分的利用率,降低成本。(6)不含有使催化剂中毒的物质,且不能与催化剂发生相互作用而影响催化剂的催化作用。
(7)适当的吸水率,便宜的价格。
2.2 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[10]。在结构形式上分为颗粒型载体、蜂窝状载体和S i C 泡沫陶瓷载体。2.2.1 颗粒型载体
颗粒型载体[11]是汽车尾气催化净化器载体最早的形式。它是由直径为3～4m m 的活性氧化铝(γ·A l 2O 3)小球堆积而成。贵金属催化剂活性物质沉积在比表面积为(70～350c m 2/g )的氧化铝上。氧化铝的作用是稀释、支撑和分散催化剂。
这种载体具有比表面积大,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等优点。但这种载体的孔结构在纵向上没有连续不受阻挡的流动通道。因此会导致发动机排气阻力和背压大,油耗上升,功率下降。同时在高温腐蚀性气流的冲刷下易损粉化,造成二次污染和载体寿命缩短。因此目前已被其他催化剂载体所取代。2.2.2 蜂窝状载体
蜂窝状载体取代了颗粒型载体是因为其气体阻力小,只有球状的1/20,气氛流畅均匀,机械强度高,热稳定性好,催化活性涂层薄且比表面积大。目前此种载体已得到广泛地应用。常用的蜂窝状载体大部分是陶瓷材料制成的,近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
。
图2 蜂窝陶瓷载体的截面结构
(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。正方孔型比三角孔型的比表面积小10%左右。从实际烧制也可以观察到三角形孔的蜂窝陶瓷收缩机应较小,但强度较正方孔形的蜂窝陶瓷欠佳
[12]
。右图即为蜂窝陶瓷的截面结构图
[11]
。
陶瓷的主要原料一般为堇青石(2M g O 2·A l 2O 3·5S i O 2),通过挤压成型烧制而成。堇青石不仅有低的膨胀系数,良好的耐化学性能及良好的耐热行。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
高比表面积的涂层,然后把贵金属活性组分负载在其表面。组成效率高的实用汽车尾气净化催化剂。
堇青石蜂窝陶瓷一般由挤压制得,其步骤为:混合原料和粘
结剂※用水和其他添加剂塑化※挤压成形※干燥※烧成。
目前广泛采用的堇青石蜂窝载体的孔结构表面通常是相当平滑的,难以固定催化组分,因此需要在其表面涂上一层高比表面积的γ-A l 2O 3涂层,然后在其表面负载活性催化剂组分。但涂层与堇青石基本的热膨胀系数又有较大的差异,易使涂层和催化剂从载体上脱落,导致催化转化器工作失效,加上堇青石热容大、导热率不足,存在催化剂起燃慢的问题,必须采用其他措施才能使汽车冷启动时的污染物排放得到有效的控制。因此,这种载体的催化净化效率存在一定的局限性[13]。
(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,金属载体热传导系数、热膨胀系数也高于陶瓷材料。可以与催化净化器的壳体实现很好的热膨胀匹配;而且它的热容量比陶瓷载体低,可以缩短达到催化反应的温度的时间;机械强度高,可避免因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:F e -C r -A l ,N i -C r ,F e -M o -W 等三类合金。其中F e -C r -A l 最具应用前景。图3为蜂窝体的俯视图[14]。
图3 金属蜂窝状载体的俯视图
金属载体的成型采用如下工艺:先把合金加工成薄带,然后将薄带加工成波纹形片,交替放置波纹片与平片。之后绕成圆柱状蜂窝体,最后进行预氧化使其表面形成一层均匀连续的A l 2O 3膜。但这种合金的抗氧化性和加工性之间存在着矛盾:为了提高材料的抗氧化性,应增加合金中A l 的含量,但其加工脆性会增加。在保证材料抗氧化性的前提下,如何成型金属载体成为许多材料工作者研究的热点。
金属载体性能较陶瓷载体优越,但金属载体的研究较陶瓷载体的研究要晚得多,目前还有许多急需解决的问题:载体材料
的抗高温氧化性不佳;成型工艺过于复杂;载体与催化剂的活性表面层结合牢固性较差;成本居高(约陶瓷载体的两倍)等。表1为陶瓷蜂窝形载体与金属载体的有关物性参数的比较。
(4)S i C 泡沫陶瓷载体:山东理工大学材料科学与工程学院的杜庆祥[15]等人对S i C 泡沫陶瓷载体进行了研究。研究表明目前普遍用于汽油机尾气后处理技术的堇青石蜂窝陶瓷载体本身不能导电,可以在载体成形时加入电阻丝。但这样增加了制备工艺的复杂性。也由于使用时不均匀加热降低了堇青石蜂窝陶瓷载体的使用寿命。金属载体的导电性好,但是抗氧化性差。
在表面负载催化剂比较困难,况且其导电性对车载电源的要求也较高。因此开发能够用于通电加热的载体新材料非常必要。S i C 泡沫陶瓷具有三维连通网状结构,可以作为催化剂载体,在
制备过程中参杂其他成分,可以调节S i C 泡沫陶瓷的导电性能,使其能够用于通电加热,提高尾气温度。
表1 陶瓷蜂窝载体与金属载体的物性比较
参数陶瓷蜂窝载体
金属载体孔数/(孔/s q i n )
400400～500壁厚/m m 0.2～0.150.04开孔率/%
7.1～7691.6～90.6比表面积/(s qm/c ud m )2.4～2.793.2～3.6载体容量/(g /c ud m )690～550620～690比热容/(k J /k g ·k )
1.05
0.5
热导率/(w /m ·k )
20℃
600℃
1.00.81420载体材料密度/(k g /c ud m )
2.5～2.7
7.3每立方米载体从0℃加热到100℃所需的热量(×103k J )
63
31
S i C 泡沫陶瓷的抗热震性能强于堇青石蜂窝陶瓷,其原因一是两种陶瓷材料的理学性能和热学性能不同,二是两种陶瓷具有不同的结构。S i C 泡沫陶瓷具有三维连通的网状结构,是各向同性的结合体,其强度没有方向性的变化;而堇青石蜂窝陶瓷在与
格子平行的方向,垂直方向和斜度方向强度相差很大。所以当其经历温度骤变时,各向异性的陶瓷结构会因为热应力作用而容易产生热震损伤,导致陶瓷强度下降。右图为S i C 泡沫陶瓷的形貌
。
图4 S i C 泡沫陶瓷的形貌3 催化剂载体的制备
3.1 A l 2O 3载体的制备
A l 2O 3由于具有很好的化学稳定性,低温氧化铝具有较大的比表面积,优良的机械性能,良好的耐热震性能等优点,广泛用于催化剂载体[16]。
将氧化铝300℃焙烧2h ,700℃焙烧2～4h ,得到γ-A l 2O 3。然后将γ-A l 2O 3与一定量的硝酸镧溶液浸渍,90℃干燥2h ,110℃干燥2h ,600℃焙烧1～4h ,得到含有3.5w t %的镧稳定的氧化铝。
3.2 高性能储氧材料的制备
储氧材料载体由硝酸铈,硝酸锆,硝酸锰等溶液按一定的比例配成混合溶液。与氨水等用均相共沉淀的方法制备。
由于各种金属离子沉淀常数不同,往往会导致传统共沉淀法制得的固溶体组成和结构等不均匀。均相共沉淀法则克服了这方面的缺点,即在沉淀以前使待沉淀溶液与沉淀剂母体在第
三组分的作用下充分混合,然后通过调节温度、p H 或其他方法,创造生成沉淀的条件,使沉淀缓慢生成。
4 发展前景
汽车尾气净化催化剂已有近40年的发展历史,并日益成为汽车尾气催化剂的研究热点,主要集中在以下及几方面:
(1)开发新型高效催化剂,来减少或代替贵金属的使用。(2)进一步提高催化剂的抗中毒能力,延长其使用寿命。
(3)提高催化剂的低温活性减少汽车在冷启动时的废弃排放量。
(4)研制性能优异的金属或其他载体和可行的载体成形方法,以提高催化剂的性能。
随着公共环境意识的增强,汽车尾气排放标准的法规日益严格,对我国汽车尾气排放的治理是一个严峻的考验。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
汽车尾气净化技术浅谈
民营科技 2009年第7期12MYKJ 科技论坛 我国汽车工业的飞速发展在给人们带来便利的同时也带来了汽车尾气的污染，给人们的生活造成了一定的影响。 1汽车尾气的主要成分 汽车排放的尾气，除空气中的氮和氧以及燃烧产物、水蒸气为无害成分外，其余的都为有害成分。主要污染物有一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NO x）、铅（Pb）等有毒有害物质，这些污染物中本身就有很强的毒性，有的又通过相互作用形成二次污染。 2汽油机排气再循环 排气再循环（Exhause Gas Recirculation，EGR）是使发动机排出气体的一部分重新进入进气系统，引入不活性气体（主要是CO2）到燃烧室，增加燃烧室内气体的热容量，使最高燃烧温度下降，抑制NOx的生成。 研究表明，增加尾气再循环量可使NOx浓度降低，但过度的尾气再循环会引起火焰传播不稳定甚至断火，使发动机不能正常工作，造成功率下降，油耗和HC排放增加。当EGR率超过15%～20%时，发动机的动力性和经济性将会很快恶化。因此，必须将其限定在一定范围内。根据研究引入进气管的尾气量一般在6%～13%之间变化 3汽油机的催化净化技术 3.1三效催化净化系统 三效催化器一般由催化剂（主要是贵金属）、助催化剂（CeO2等稀土氧化物）和载体γ-Al2O3组成。稀土除以助催化剂的形式提高催化剂活性节约贵金属外，还可以提高Al2O3载耐热性能的作用。 三效催化剂是通过氧传感器把三效净化催化器的入口的空燃比控制在理论比附近，使三种有害成分（HC、NO和CO）同时减少。也就是把HC氧化为H2O和CO2、CO氧化为CO2、NO还原为N2。即由还原性成分的（HC、CO、H2）和氧化性成分（NO、O2）的化学反应产生无害成分（H2O、CO2、N2），因此三效催化氧化系统的还原性气体和氧化性气体的量的平衡是最重要的条件。 3.2氧化催化净化系统 氧化催化净化系是由排气总管、氧化催化转化器、二次空气系统、EGR系统组成。其中许多贵金属（Pt、Pd、Rh、Rn）和金属氧化物（CO、Ni、Cu、Mn、Cr、Fe、Ti等的氧化物）对上述反应显示出较好的催化活性。 氧化催化净化系是排气后处理中使用氧化催化剂，经过催化作用使排气中的CO、HC、转化成无害成分CO2和H2O。使用催化净化方法不能净化排气中的NOx，因此在使用氧化催化方法净化排气中的CO 和HC时，一般需要尾气再循环控制和减少NOx在机内的生成量。 3.3还原催化转化系统 还原催化转化系统也就是平时说的二元催化转化系统。还原催化系统，是利用氧化铜、钌等金属作为催化剂，在较浓混合气时利用CO、HC将NO还原成N2、NH3等。 利用催化剂还原NOx的尾气系统，还原催化转化器应放在排气总管出口处是因为NOx的还原反应需要较高的温度。尾气经还原催化转化器处理NOx后还要用氧化催化剂处理CO、HC，所以还原催化系又称为二元催化系。再还原催化系中，利用排气中的CO、HC和H2等作为还原剂使NOx还原。由于二元催化系系统结构复杂，而且使用浓混和气使燃油耗增加，近年来已被三元催化系取代。 4柴油机排气的催化净化技术 柴油机排气的有害成分有CO、HC、NOx、硫化物以及颗粒、臭味等。由于柴油机使用的混和气的平均空燃比较理论空燃比大，故其CO 及HC排放明显低于汽油机；但柴油机NOx、颗粒物及有令人讨厌的气体排放却十分突出，特别是颗粒物的排量远高于汽油机。 4.1NOx的还原催化技术 在柴油机中一般选择尿素的水溶液作为还原剂，利用NH3与NOx 的反应后生成N2和H2O净化排气中的NOx。在有催化剂条件下，NH3与NOx反应的工作温度为200～400℃。 目前，研究开发中的柴油机NOx后处理方法有选择性非催化还原SNCR（Sekective Noncatalytic Reduction）、选择性催化还原SCR（Se－lective Catalytic Reduction）、非选择性还原NSCR（NonSelection Catalytic Reduction）和吸附还原催化剂四种。 4.2氧化催化技术 柴油机用氧化催化剂与汽油机的基本相同，可用Pt等贵金属。氧化催化剂（Oxidizing Catalyst）的作用是促进排气中的PM、HC和CO 发生催化反应，被氧化为水和二氧化碳排出。但因柴油机排气温度低，微粒中的碳烟难以氧化，氧化催化剂主要用于转化可溶性有机组分SOF，达到微粒排放降低的效果。同时也可使HC和CO排放进一步降低，还可以净化其他有害成分（如乙醛等）以及减轻柴油机排气臭味。 4.3颗粒物的净化技术 柴油机颗粒物的净化技术主要有氧化催化技术、过滤净化技术、颗粒收集或捕集技术以及过滤器并用技术。其中最有效的方法是各种过滤器。颗粒过滤器的原理是先用过滤装置过滤废气中的颗粒物质，当过滤器收集的颗粒物太多影响柴油机工作时，然后采取更换过滤器或对收集的颗粒采取净化技术。 4.4四效催化器 对于柴油机来说最好能在排气系统中同时除去CO、HC、PM和NOx，即所谓的四效催化器（four-way catalyst）的后处理装置。像在三效催化器中CO、HC和NO互为催化剂和还原剂那样，四效催化器能使微粒和NOx互为氧化剂和还原剂，并在同一催化床上同时除去CO、HC、PM和NOx。具备这一功能的后处理装置是一种理想的柴油机排气净化技术。 结束语 我国汽车工业的飞速发展在给人们带来便利的同时也带来了汽车尾气的污染，给人们的生活造成了一定的影响。随着尾气排放标准的不断提高，我国尾气排放的治理存在着一定的难度，我国尾气的治理水平与西方发达国家相比，也存在很大的差距，但在“难度”和“差距”面前，我国也面临着很多的机遇。 参考文献 [1]王建昕，傅立新，黎维彬.汽车排气污染治理及催化转化器[M].北京： 化学工业出版社，2000. [2]李兴虎.汽车环境保护技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004. [3]马良.汽车环保与节能[M].辽宁：辽宁科学技术出版社，2002：114- 116. 汽车尾气净化技术浅谈 李绍勤张耀宗 （武警安徽总队六安市支队，安徽六安237000） 摘要：汽车尾气污染已日益成为大气的一个重要污染源，汽车尾气的治理自然也成了整个社会关注的焦点。分析了汽车尾气的主要成分，综述了汽油机和柴油的尾气净化技术。 关键词：汽车尾气；净化；污染 作者简介：李绍勤，男，安徽安庆人，硕士，武警安徽总队后勤部运输处助理。
汽车尾气净化器载体及涂层的研究进展
汽车尾气净化器载体及涂层的研究进展 摘要： 随着时代科技的发展，汽车在日常生活中起着重要的作用，但是随之而来的问题也是越来越多，交通拥挤等，但更为严重的是空气污染，温室效应。虽然现在开始采用多种措施，但是还是避免不了有害气体的排放。汽车尾气的污染物主要有一氧化碳( CO)、碳氢化合物( HC)、化物(NOx)、氧化硫( SO2)和微粒物质(铅化物、烟等)。现在大多数国家和地区采用的是机内净化和机外控制两类技术，其中在汽车排气尾管安装催化转化器是被广泛采用的，催化转换器是由壳体、减震层、载体、及催化剂四部分构成的。载体多以蜂窝陶瓷载体为主，催化剂则以尽量消除废气为目的来展开研究的。根据多孔陶瓷材料在气体污染控制、废物处理及噪声控制等方面的应用研究现状，我们可以看到多孔陶瓷材料载体及催化剂在处理尾气方面做出的贡献。 关键字：多孔陶瓷载体、蜂窝陶瓷、γ - Al2O3 、堇青石 引言： 随着世界各国政府对汽车尾气排放日益重视且制定了严格的尾气排放标准,因而对汽车尾气净化器的要求也就越来越高，开发具有高效率尾气净化能力的催化净化装置迫在眉睫。这个研究不仅仅实在汽车尾气方面，而且在各大工厂、研究所等废气、毒气排放方面也会有重大的社会价值。甚至在更换催化剂后可以在更宽大的领域有作用。以前存在的金属载体，由于其有很大的局限性。逐渐的被社会淘汰，对于球形活性氧化铝载体，活性氧化铝主要是指γ - Al2O3，早期多采用此类载体。但是由于活性氧化铝密度大，热容高，又是堆积式填装，易导致发动机排气阻力增大，背压大，油耗上升，功率下降而且在转化器中易磨损粉化，造成二次污染。目前已经被整体式蜂窝状载体所代替。蜂窝陶瓷无数相等的孔组成的各种形状，目前最大的孔数已达到了每平方厘米20~40，密度每立方厘米4～6克，吸水率最高达20%以上。由于多孔薄壁的特点，大大增加了载体的几何表面积和改善了抗热冲击性能，目前生产的产品，其网状孔以三角和四方为主，三角比四方承受力好得多，孔数也多些，这一点作为催化载体尤其重要。 随着单位面积孔数的提高和载体孔壁厚度的减少，陶瓷载体的抗热冲击趋势是提高的，热冲击破坏的温度也是提高的。因此蜂窝陶瓷必须要降低膨胀系数和提高单位面积的孔数。
汽车尾气净化器
[交流]汽车尾气净化器 ★ paracyclophane(金币+1):谢谢提供！ 1.流动的污染源 随着汽车产量的猛增，汽车排放的尾气成了流动的污染源，对大气的危害十分严重。美 国每年由汽车向大气排放的污染物高达2～2.13亿吨。日本每年由汽车向大气排放的污染物亦达600万吨。汽车排放废气中的CO、HC、NOx、铅化物和硫化物等成分对人体危害极大。为了消除这一严重的社会公害，美、欧、日等国家和地区相继制定了严格排放法规。因此，治理或控制汽车尾气排放，已成为全球保护环境急待解决的重大课题。 2.汽车尾气的净化 所谓汽车尾气净化就是采取种种有效措施，减少污染物的排放和使排放废气中的CO、HC、NOx分别被氧化或还原，生成无毒的CO2、H2O、NOx：。 一般来说，实现汽车尾气净化有两种方法：即发动机内部控制和发动机外部净化。机内 控制就是利用发动机本身工作过程来降低汽车排放污染物，它是汽车排放控制的主要方法之一。世界各国汽车生产厂家在化油器和发动机方面分别采取了很多措施，如电控燃油喷射、氧传感器控制技术等，所有这些措施对减少汽车排放污染物都有一定效果，但作用有限，甚至有的还会对发动机的动力性和经济性带来一些不利的影响。而与之相比，装有尾气净化器的发动机外部净化有着独特的优点，格外人注目，成为当前解决汽车排放污染最重要的手段之一，亦是影响汽车工业发展的重要问题。因此，一些主要汽车生产厂家都在开发和采用较为先进的尾气净化器。全世界装有尾气净化器汽车的产量在逐年增加，如：1990年全球装有尾气净化器汽车的产量达2800万辆，占当年世界汽车总销量（4827万辆）的58％。 3.尾气净化器的工作原理 众所周知，尾气净化器的核心部分是催化剂，其工作原理是利用排放废气中残余的氧和 排气温度，在催化剂表面进行氧化、还原反应，使有害物质CO、HC和NO。转变成无毒害的CO2、H2O和N2，从而减少了对环境的污染。通常，使用带排气氧传感器闭环控制的电控燃油喷射系统加上三效尾气净化器，可使排放废气中的CO下降96％，HC下降97％，NOx。下降76％左右。 4.尾气净化器的结构
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
汽车尾气净化器载体及涂层的结构形貌
X 收稿日期:2008-07-12 基金项目:重庆市科技攻关重大项目(CSTC,2005AA3012-1). 作者简介:孙键(1968)),男,湖北武汉人,工程师,主要从事汽车检测研究. 汽车尾气净化器载体及涂层的结构形貌 X 孙 键1,3,赵玮霖2,张叶成2,张毓栋4,马鸣图5 (1.武汉理工大学,武汉 430070; 2.重庆工学院材料科学与工程学院,重庆 400050;3.重庆机电职业技术学院,重庆 400023; 4.柳州汽车配件三厂,广西柳州 545006; 5.重庆汽车研究所,重庆 400039) 摘要:介绍了汽车尾气净化器的组成及功能,结合汽车尾气净化器的工作机理,通过扫描电子显微镜-能谱仪对蜂窝型汽车尾气净化器载体和表面涂层的结构与形貌进行了综合分析.实际测试证明:自主研发的汽车、摩托车尾气净化器可以满足现行的国家尾气排放标准.关 键 词:汽车;尾气净化;蜂窝载体;涂层中图分类号:U473;TQ426 文献标识码:A 文章编号:1671-0924(2008)08-0011-03 Structural Images of Catalytic Support and Coating for Automobile Exhaust Gas Purifying System SUN Jian 1,3,Z HAO We-i lin 2,Z HANG Ye -cheng 2,ZHANG Yu -dong 4,MA Ming -tu 5 (1.Wuhan University of T echnology,Wuhan 430070,China; 2.College of Material Science and Engineering,Chongqing Insti tute of Technology,Chongqing 400050,China; 3.Chongqing Electromechanical Vocational College, Chongqing 400023,China;4.Liuzhou No.3Auto Parts Factory,Liuzhou 545006,China; 5.Chongqing Research Institute of Automobile,Chongqin g 400039,China) Abstract:The composition and function of automobile exhaust gas purifying syste m is introduced.The m-i crostructure and morphology of honeycomb Carrier and coating is analyzed with SEM -EDS according to the action mechanism of automobile exhaust gas purifying system.Tests demonstrate that autonomous re -searched purifying systems for automobile and motorcycle can meet national standard for emission.Key words:automobile;emission purification;honeyc omb carrier;coating 汽车尾气的排放已成为我国许多大中型城市大气污染的一项重要形式.地球变暖所引起的一系列温室效应,以及臭氧层破坏形成的全球性环境问题正威胁着人类的生存空间.与此同时,全世界环境保护和资源保护意识不断增强,特别是对大气污染和水质污染的排放指标控制越来越严格,因而治理汽车尾气污染问题就显得尤为重要.目前,国内外主要采用蜂窝型汽车尾气净化器降 第22卷 第8期Vol.22 No.8 重庆工学院学报(自然科学) Journal of Chongqing Institute of Technology(Natural Science) 2008年8月Aug.2008
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
汽车尾气净化器项目实施方案
第一章概论 一、项目概况 （一）项目名称 汽车尾气净化器项目 （二）项目选址 某新兴产业示范基地 项目建设区域以城市总体规划为依据，布局相对独立，便于集中开展科研、生产经营和管理活动，并且统筹考虑用地与城市发展的关系，与项目建设地的建成区有较方便的联系。 （三）项目用地规模 项目总用地面积56901.77平方米（折合约85.31亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数60.30%，建筑容积率1.67，建设区域绿化覆盖率6.69%，固定资产投资强度199.47万元/亩。 （五）土建工程指标 项目净用地面积56901.77平方米，建筑物基底占地面积34311.77平方米，总建筑面积95025.96平方米，其中：规划建设主体工程68931.76平方米，项目规划绿化面积6360.88平方米。
（六）设备选型方案 项目计划购置设备共计161台（套），设备购置费6507.95万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量487626.44千瓦时，折合59.93吨标准煤。 2、项目年总用水量21203.00立方米，折合1.81吨标准煤。 3、“汽车尾气净化器项目投资建设项目”，年用电量487626.44千瓦时，年总用水量21203.00立方米，项目年综合总耗能量（当量值）61.74 吨标准煤/年。达产年综合节能量19.50吨标准煤/年，项目总节能率 21.38%，能源利用效果良好。 （八）环境保护 项目符合某新兴产业示范基地发展规划，符合某新兴产业示范基地产 业结构调整规划和国家的产业发展政策；对产生的各类污染物都采取了切 实可行的治理措施，严格控制在国家规定的排放标准内，项目建设不会对 区域生态环境产生明显的影响。 （九）项目总投资及资金构成 项目预计总投资22322.31万元，其中：固定资产投资17016.79万元，占项目总投资的76.23%；流动资金5305.52万元，占项目总投资的23.77%。 （十）资金筹措 该项目现阶段投资均由企业自筹。 （十一）项目预期经济效益规划目标
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
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
汽车尾气净化技术有哪些
尾气净化技术推荐 国家科技成果转化示范基地科易网https://www.360docs.net/doc/497463124.html, 二0一四年三月
市场背景 汽车尾气是造成我国灰霾天气重要原因 环保部发布的《2013年中国机动车污染防治年报》称,我国已连续四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,是造成灰霾、光化学烟雾污染的重要原因,机动车污染防治的紧迫性日益凸显。 这位负责人说,《年报》公布的是2012年全国机动车污染排放状况。年报显示, 我国机动车保有量持续增长。与2011年相比,全国机动车保有量增加了7.8%,达到22382.8万辆。按环保标志分类。“绿标车”占86.6%,高排放的“黄标车”仍占13.4%。 他表示,针对移动源排放已成为影响中国空气质量突出因素的现状,《大气污染防治行动计划》提出要加强城市交通管理,北京、上海、
广州等特大城市要严格限制机动车保有量。同时提升燃油品质,加速黄标车和老旧车辆淘汰,到2017年,全国范围黄标车基本淘汰。 前沿动态 日本开发出利用汽车尾气发电技术 日本产业技术综合研究所与汽车零部件厂商ATSUMITEC共同开 发出利用摩托车、汽车尾气发电的技术。该技术通过燃料电池和热电转换元件分别将未充分燃烧的成分和尾气余热转换成电能。该公司称力争在2015年开始推广普及。 研究人员在发动机排气口处安装上固体氧化物燃料电池（SOFC）和热电转换元件，将未充分燃烧成分和接近摄氏500度的尾气余热转
换成电能加以回收。实验表明，该技术能够从一台排量400cc的发动机中回收尾气总能量的2。5%，相当于一台功率400瓦的设备所发电量。今后，研究人员将具体着手研究其使用成本及耐用性。据报道，此项技术不仅可以应用在摩托车、汽车上，还可以安装在工厂等的废气废热排放装置上，对充分利用尾气中剩余热量有重要意义。 技术推荐 内燃机尾气处理循环利用装置 专利号：02228758.7 项目简介：技术投资分析：本项目适用于汽车内燃机，柴油机 内燃机，无燃气内燃机等所有内燃机的尾气处理，使内燃机尾 气能够循环利用，使尾气排放污染趋近零，达到国际先进水平， 本项目样机已经实验成功，效果良好…… 查看详情：https://www.360docs.net/doc/497463124.html,/html/0/859.html 一种发动机尾气净化装置 专利号：ZL200820000448.3
[尾气,净化器,载体]净化器载体在汽车尾气处理中的应用探究
净化器载体在汽车尾气处理中的应用探究 1 良好汽车尾气净化器必备要求 尾气催化剂的载体就是催化净化器，而净化器的性能同催化剂的使用寿命、转化效率以及对净化器的装配要求上都有着直接的联系，会在很大程度上影响催化转化系统的整体性能。以下是催化剂载体应当具备的理想特点: (一)表面积充足 由于催化剂的活性成分会在载体的表面负载，所以充足的载体表面积能够便于活性成分得到高度的分散，使废气与催化剂之间的接触面积增大，进而使活性成分能够提升利用的效率，使成本降低。 (二)机械强度良好 当载体不断地承受着高温腐蚀性热气流的冲刷时，还必须在此同时承受由于地面不平以及气缸振动产生的剧烈振动，因此，催化剂载体必须具备高强度的机械性能。 (三)耐高温性充足 由于汽车发动机有着较宽范围的排气温度，一般都会达到500℃~800℃，甚至有的时候还会超过1000℃，因此催化剂载体应当具备较高的耐温性能。 (四)热容量与热膨胀系数应当较低 较小热膨胀系数能够使催化剂在急剧变化的温度环境下不至破裂，而较低的热容量能够缩短达到催化剂反应所需温度的时间，进而将催化剂的催化效率提升。 (五)耐腐蚀性能良好 拥有良好的耐腐蚀性能可以使颗粒物上以及排气成分中吸附的一些金属氧化物降低对催化器的侵蚀，进而为催化器的使用寿命提供保障。 此外，还应当不含有能够引起催化剂中毒的成分，也就是载体中不能含有同催化剂之间发生化学反应的成分，保障催化剂的催化作用;适合催化剂以及燃油添加机等的再生或者是电加热再生;此外，催化剂载体还需需具有一定程度的吸水性。 2 净化器载体在汽车尾气处理中的应用 (一)AL2O3 小球陶瓷载体 当前应用最为广泛的催化剂载体就是陶瓷载体。早期通常采用颗粒型球状的陶瓷载对汽车进行尾气的处理，通常用3~4毫米直径的-AL2O3 小的小颗粒进行堆砌。该载体的优点就
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。