汽车尾气处理中的三效催化剂技术进展

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

汽车尾气处理技术研究

密级：学号：自考本科生毕业（设计）论文汽车尾气处理技术研究

学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的设计（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）学位论文作者签名（手写）：指导老师签名（手写）：签字日期：年月日签字日期：年月日

摘要随着汽车社会拥有率的大幅增加，汽车尾气对大气造成的污染也日益加重。从全国来看汽车尾气污染分担率已经上升到了95%，年排放一氧化碳为3500万吨，碳氢化合物为500万吨，氮氧化合物为380万吨。我国定期发布空气质量周报的30个城市的资料显示，有相当一部分城市的空气呈现中度、重度污染。环保部门监测表明：大气中HC的96%，CO的86%，NO。的56%来自机动车排放，北京、上海、广州等10余个城市已经出现最为严重的光化学烟雾的先兆。上海1993--1994年监测结果表明：主要交通路口和路段大气中的CO平均浓度超标率达27%，最大超标倍数为2.1倍，NO平均浓度超标率为85%，最高日均浓度超标倍数达9倍;其他城市主要交通道路上大气污染物超标现象亦很严重，有资料表明，这些区域的汽车尾气污染都很严重。而且，近年来随着我国汽车产销量的迅速增长，我国的汽车保有量越来越多，都集中在大城市，而且车况差，都集中在大城市，原油质量低，单车的排污往往高出国外同类车的几倍，因此汽车尾气已对我国城市空气质量造成巨大的威胁。汽车尾气处理刻不容缓，本文就汽车尾气成分进行分析，对国内外汽车尾气处理技术进行分析、比较，并且列举了尾气处理技术改进建议，希望可以给汽车研究个人或者团体给予帮助。关键词：汽车尾气处理：稀薄燃烧：三效催化剂：

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

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] 。

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：

汽车排放尾气的净化处理技术

汽车排放尾气的净化处理技术 (西南林业大学机械与交通学院,云南昆明 650000) 摘要：汽车排放的尾气中含有大量的氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳,对人体危害很大, 汽车尾气污染是制约全球发展的重要环境问题。采用催化剂技术是治理汽车尾气排放污染的重要措施之一。汽车尾气催化剂正被广泛应用。稀土作为催化剂组分起到了非常重要的作用。本文作了简要介绍,分析了纳米材料在催化剂领域的研究进展,并对其前景进行了构想。汽车尾气；催化剂；纳米稀土催化技术关键词：汽油机污染物危害机理影响措施中图分类号：U461.99 文献标识码：A 1.前言近几十年来，随着工业、经济的发展，石油燃料的大量消耗所引起的有害物质对大气产生了严重的污染。汽车发动机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来源。汽车发动机排气中包含许多成分，其基本成分是二氧化碳、水蒸气、过剩的氧气以及留下的氮气、不完全燃烧的产物和燃烧反应的中间产物，包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、固体颗粒（碳烟）及醛类等。汽车排放的尾气造成的污染，己成为城市大气污染的主要来源之一。汽车尾气中含有大量的NOx、HC及CO等污染物，其中NOx是形成大气中光化学烟雾和酸雨的主要原因[l]。为减小汽车尾气对人类及生态系统的不利影响，世界各国对尾气中有害气体的排放限制日趋严格。1985年美国的排放标准中HC为0.429/km、CO 为3.49/km、 NOx为59/km，而到20世纪90年代对汽车排出尾气中HC、CO、NOx等含量的要求

则接近于零。随着汽车尾气污染影响的增加，我国对汽车尾气排放的限制也在不断严格。1999 年的排放标准中要求燃用优质无铅汽油的车辆CO最大不超过69g/km，HC+NOx小于 17g/km(GWPB1—1999)。2001年国家环保总局颁布了新的汽车尾气排放标准 GB17691—2001，GB18352.l—2001，GB18351.2—2001，并淘汰了化油器发动机。值得一提的是，2001年抽查的八家汽车企业的汽车尾气排放全部达到了欧洲I号排放限值法规的要求，多数产品还达到了欧洲Ⅱ号排放限值法规的要求。这与2001年抽查的车型全部采用电喷发动机和三效催化转换器有直接关系。但同国外正在实施的欧Ⅲ欧IV相比仍有5一10年的差距。李青指出纳米稀土催化剂具有较高的催化活性。 2.汽车尾气的形成机理 2.1 一氧化碳 CO是烃燃料燃烧的中间产物，排气中的CO是由于烃的不完全燃烧所致。烃燃料在空气中燃烧生成CO的详细机理目前尚在研究之中。一般认为，烃燃料在燃烧过程中要经过一系列的中间过程，产生一连串的中间生成物。这些中间生成物如不能被进一步氧化，就可能以部分氧化的形式排出。CO就是烃燃料在燃烧过程中形成的一种不完全氧化产物，其形成过程为： RH→R→RO2→ RCHO→RCO→CO 式中，RH为烃烯料产物；R为烃基；RO2为过氧烃基； RCHO为醛；RCO为酰基。其中， RCO自由基生成CO，CO在火焰中活焰后区的主要氧化反应为 CO+OH CO2+ H 该反应的正向和逆向反应的速率都很高，一般情况下可以达到瞬时化学平衡，因

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。

汽车尾气处理方案

主题学习课题名称空气污染及汽车尾气处理导师夏学儒课题组成员唐丽珠张新明曹博陈伟刘麒张东毛磊周多轩任旭组长鲍鹏飞班级9班化学组研究主导课程研究性学习相关课程化学研究背景：本文对山丹县空气污染及汽车尾气处理状况进行调查，旨在了解其对环境的影响，找到问题，为解决问题提供事实依据。在此思路指导下，我组各位同学计划在掌握相关实际资料以及设计好问卷的基础上进行抽样，发放问卷，调查信息，了解到多种车型及尾气处理装置。课题的目的及意义：汽车尾气污染物主要包括：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、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200—400kg，氮氧化合物50—150kg；美国洛杉矶市汽车等流动污染源排放的污染物已占大气污染物总量的90%。汽车尾气可谓大气污染的“元凶”。汽车尾气最主要的危害是形成光化学烟雾。汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在阳光作用下发生化学反应，生成臭氧，它和大气中的其它成份结合就形成光化学烟雾。其对健康的危害主要表现为刺激眼睛，引起红眼病；刺激鼻、咽喉、气管和肺部，引起慢性呼吸系统疾病。光化学烟雾能使树木枯死，农作物大量减产；能降低大气的能见度，妨碍交通。汽车尾气中一氧化碳的含量最高，它可经呼吸道进入肺泡，被血液吸收，与血红蛋白相结合，形成碳氧血红蛋白，降低血液的载氧能力，削弱血液对人体组织的供氧量，导致组织缺氧，从而引起头痛等症状，重者窒息死亡。汽车尾气中的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。氮氧化合物进入肺泡后，能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈的刺激作用，增加肺毛细管的通透性，最后造成肺气肿。亚硝酸盐则与血红蛋白结合，形成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。汽车尾气中的二氧化硫和悬浮颗粒物，会增加慢性呼吸道疾病的发病率，损害肺功能。二氧化硫在大气中含量过高时，会随降水形成“酸雨”。汽车尾气中的铅化合物可随呼吸进入血液，并迅速地蓄积到人体的骨骼和牙齿中，它们干扰血红素的合成、侵袭红细胞，引起贫血；损害神经系统，严重时损害脑细胞，引起脑损伤。当儿童血中铅浓度达0.6~0.8ppm时，会影响儿童的生长和智力发育，甚至出现痴呆症状。铅还能透过母体进入胎盘，危及胎儿。所以，我们要多走路，能不坐车就尽量不坐车。研究内容： 1同学们及市民对空气污染及汽车尾气的认识; 2现有汽车尾气处理的方法； 3如何保护好环境，对自家车进行改造。

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。

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。

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