三效催化剂
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。
三效催化剂的应用
汽车尾气处理——三效催化剂(实习报告)【前言】20 世纪70 年代，汽车尾气污染物已成为城市大气主要的人工污染源[1]。
造成城市大气污染的主要物质有总悬浮颗粒TSP、二氧化硫SQ、氮氧化物NO x、臭氧O3、一氧化碳CO重金属和有机污染物等。
其中，因汽车排放形成的污染物包括CO NO x、碳氢化合物HC硫氧化物SQ、铅Pb和细微颗粒物等⑵。
这些污染物严重损害了人类的健康、破坏了人类赖以生存的自然环境。
【摘要】贵金属铂(Pt)、铑(Rh)钯(Pd)因其优异的三效催化性能而在国内外被广泛用作三效催化剂的活性成分。
Rh促进NO x还原，使NO x选择性地还原为N2，对CO有不亚于Pt、Pd的氧化能力；Rh 有较好的抗硫中毒能力。
Pt和Pd对CO HC氧化活性高，Pd对不饱和烃的活性比Pt好，对饱和烃效果稍差，抗S Pb中毒能力差[9]，易高温烧结，与Pb 形成合金。
其中Pd一般作为氧化型催化剂，但是研究表明，Pd也可作为还原型催化剂，对NQ进行净化。
【关键词】三效催化剂化学组成催化原理制备工艺改进措施【正文】一、三效催化剂应用领域20 世纪70 年代，汽车尾气污染物已成为城市大气主要的人工污染源⑴。
造成城市大气污染的主要物质有总悬浮颗粒TSR二氧化硫SQ、氮氧化物NO x、臭氧O3、一氧化碳CO重金属和有机污染物等。
其中，因汽车排放形成的污染物包括CO NO x、碳氢化合物HC硫氧化物SQ、铅Rb和细微颗粒物等［2］。
这些污染物严重损害了人类的健康、破坏了人类赖以生存的自然环境。
我汽车保有量及需求量增长迅速，但目前我国的排放法规对汽车尾气控制要求相对较宽松，汽车整体性能和路况又相对较差，因此，尽管汽车的总保有量与发达国相比还较小，但汽车尾气主要污染物在大气污染物中的分担率却与发达国家相当［2］。
2001年11月10日，我国正式成为“世界贸易组织成员”。
入世后，我国汽车保有量和需求量将进一步增加，而入世对国内的环境质量要求将更为严格。
三效催化剂机理研究
综述专论引言汽车工业的发展在推动经济繁荣的同时也造成了严重的环境污染。
汽车排放的污染物包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、硫化物、颗粒（铅化合物、黑碳、油雾等）、臭气（甲醛、丙烯醛）等，其中CO、HC、NOx是造成环境污染的三种主要气态污染物，对人体的危害极大，在增加大气污染的同时，也破坏了生态平衡。
更重要的是，这些污染物在一定条件下会生成二次污染物——光化学烟雾，从而对环境造成更大的危害，因此，许多城市将控制机动车尾气作为改善空气质量的重要措施[1]。
而在众多的尾气排放控制手段中，催化净化已经成为控制汽油车尾气污染的重要手段之一[2]。
1.三效催化剂的结构与组成汽车尾气催化剂主要有两种类型：蜂窝型和颗粒型。
但是，由于颗粒型催化剂单位体积的重量为蜂窝型的23倍，且有加热时间长，易磨损等缺点，因此自80年代起，颗粒型催化剂逐渐为蜂窝型催化剂所取代。
汽车尾气催化剂从70年代中期在美国开发并使用三效催化剂机理及技术进展以来，按其特点可以分为以下几个阶段：（1）Pt，Pd氧化型催化剂为第一代产品，主要控制CO和HC的排放，70年代在美国曾得到广泛的应用。
（2）还原氧化双段催化剂为第二代产品，应用于80年代。
在催化剂的还原段，NOx被还原为NH 3，但是经过氧化段又被复原，所以它并未得到实质性的使用。
（3）三元催化剂为第三代产品，主要控制尾气排放中的CO、HC及NOx，其主要活性成分为Pt、Rh、Pd 等贵金属。
（4）单钯催化剂为第四代产品，虽然可耐更高的温度，但对空燃比和燃油的要求也更高，因此未得到工业应用。
现今最为常见的汽车尾气催化剂又被称为三效催化剂或三元催化剂(Three-Way Catalyst，简称TWC)，这是因为它能同时净化汽车尾气中的三种有害成分的缘故。
三效催化剂主要由四部分组成：载体、氧化铝涂层、活性组分和助剂。
1.1载体载体是担载主催化剂和助催化剂组分的组分[3]，从汽车尾气排放标准要求及催化技术发展来看，载体形式主要有颗粒状和整装两类。
三效催化
19
γ-Al O 涂 层
2 3
涂层（第二载体、多孔活性水洗涂层）：扩大催化剂载体 的比表面积（扩表）。 γ -Al 2 O 3 （不溶于水，但吸水性很强，有强吸附能力与催 化活性）：三效催化技术的第二载体，高比表面积，高温 水热稳定性。长期运行，会产生烧结（粉状物料转变为致 密体）现象和转晶（晶型转变）现象，使三效催化剂比表 面积和活性降低。 600 ℃时，按照γ - β - α顺序进行晶型 转变， 1000 ℃时完全转变成α -Al 2O 3（熔点高，硬度高， 不溶于酸碱耐腐蚀，绝缘性好）。
14
CO 与 NO 反 应
（1）吸附步骤：
（2）解离步骤： M-NO+M→M-N+M-O （3）表面重组和表面反应： M-N+M-N→N2(g)+2M M-N+M-NO→N2O(g)+2M M-N+NO(g)→N2O(g)+M M-O+CO(g)→CO2(g)+M M-N+CO(g)→M-NCO
CO+M→M-CO NO+M→M-NO
26
CeO -ZrO 固 溶 体
2 2
加入少量的Ce（0.1%～1.3%）到Al2O3中，可以增加CO在催 化剂上的活性。但加入过多或温度过高时效果则相反。在 1000℃左右的高温下，CeO2的热稳定性不如涂层中的氧化 铝，很容易发生高温烧结，加入ZrO2可显著提高其热稳定 性，又提高了其储氧能力。
变氧的吸附量，这种储氧能力随着升温至 1173K（约900℃） 而逐渐降低。
24
CeO 的 特 性
2
提高贵金属分散度：Pt与CeO2表面的作用强于Al2O3。
新型核壳结构纳米催化剂的三效催化活性及热稳定性
从Ｐ ｄ纳米粒 子出发制备 了具有核壳结构的新型纳米 Ｐ ｄ ＠Ｓ ｉ Ｏ ： ／ Ｃ ｅ 。 Ｚ ｒ ｏ ０ 三效催 化剂及作为参 比的
Ｐ ｄ ／ Ｃ ｅ 。 Ｚ ｒ ｏ Ｏ ： 催化剂 ， 采用 ｘ射线衍射 、 透射 电子显微镜 、 氢气程序升温还原 和氮气低温吸附一 脱附等技术
新 型 核 壳 结 构 纳 米 催 化 剂 的 三 效 催 化 活 性 及 热 稳 定 性
刘北北 ， 张桂 臻 ， 何 洪 ， 李金洲 ， 訾 学红 ， 邱文革 ， 戴 洪兴
（ 北 京工业 大学环境与能源工程学院化学化工系催化化学 与纳米科学研究室 ， 北京 １ ０ ０ １ ２ ４ ）
摘要
１ 实 验 部 分
１ ． １ 试 剂
实验 所用 试剂均 为 Ａ ． Ｒ ． 级， 购 自国药 集 团化学试 剂有 限公 司．
１ ． ２ 纳 米三效 催化剂 的 制备
１ ． ２ ． １ 载体的制备 采用共沉淀法制备载体 ｃ ｅ 。 ． Ｚ ｒ Ｏ ： ， 按照化学计量 比称取 Ｃ ｅ （ Ｎ Ｏ 。 ） ， ・ ６ Ｈ ： Ｏ和 Ｚ ｒ Ｏ （ Ｎ Ｏ ， ） ・ ２ Ｈ Ｏ， 溶于去离子水中， 待完全溶解后 ， 向其中逐滴加入体积分数为 ２ ５ ％的氨水溶液至
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ， ０ ２ － ０ ６ ．
基金项 目：国家稀土稀有金属新材料和产业化专项——高性能稀土基汽车尾气催化器研发及 国 Ｖ催化器产业化 、北京市 自然科学 基 金（ 批准号 ： ２ １ ０ １ ０ ０ ２ ） 、 国家 自然科学基金 （ 批准号 ： ２ ｌ ０ ｏ ７ ｏ ０ ２ ） 、国家“ 八六三” 计划项 目（ 批准号 ： ２ ０ １ １ Ａ Ａ ０ ３ Ａ ４ ０ ） 和北京市创新 团队
催化剂氧化铝涂层
汽油车用催化剂--三效催化剂助剂2.3 三效催化剂助剂2.3.2 助剂的作用助剂也称作助催化剂，是三效催化剂的核心技术之一。
三效催化剂主要由活性组分、助剂和氧化铝涂层三大部分组成，其活性组分主要为贵金属铂Pt、铑Rh和钯Pd，可选择余地不大，可见涂层和助剂是主要研究对象。
三效催化剂助剂的作用主要有：（1）提高催化剂的高温稳定性。
三效催化剂的工作温度高达800－1000℃，紧耦合催化剂的表面的温度甚至能达到1100℃以上。
这就要求催化剂要有很好的高温稳定性及抗高温烧结能力，用于氧化铝涂层的热稳定助剂就属这一类助剂。
用作三效催化剂热稳定助剂的主要有碱土和稀土金属的氧化物等（2）促进贵金属的分散。
三效催化剂的转化效率主要取决于活性组分的分散程度。
贵金属活性组分的分散程度越大，金属粒子越小，就能提供更多的催化反应活性位，催化剂比活性就越高，转化效率越大。
在实际制备过程中，应根据所采用的贵金属原料及制备工艺选择合适的分散助剂。
稀土金属铈Ce和La等对贵金属具有很好的分散作用，常被作用三效催化剂的分散助剂；（3）增加催化剂的低温催化活性。
为缩短催化转化器的起燃时间、降低汽车在冷起动阶段污染物的排量，要求三效催化剂具有很好的低温催化活性。
当然可以通过增加催化剂中贵金属的含量来提高催化剂低温活性，但成本较高。
另一个途径就是使用过渡金属铜Cu、铁Fe等金属氧化物助剂；（4）提高催化剂的储──放氧能力。
储氧能力是三效催化剂一个重要的性能指标，储氧能力越强催化剂空燃比窗口越宽、催化活性越高。
三效催化剂常用的储氧助剂有铈Ce、锰Mn及镨Pr的氧化物等，其中氧化铈CeO x用得最广；（5）促进水煤气反应。
稀土金属氧化物等能促进水煤气反应，从而提高三效催化剂的催化转化效率；（6）改善催化剂界面吸附特性及表面酸碱性。
有些助剂可改变催化剂对不同反应物种的吸附特性，从而提高催化剂的对目标反应物种的选择性催化能力或提高对目标反应产物的选择性。
汽车尾气三效催化剂
反应的进行，能快速发生氧活化和烃类的吸附。而由过 及其他非贵金属在催化剂中的作用有以下几个方面：
渡元素等非贵金属为活性组分的催化剂 ，则可以通过金
①存 储 及 释放氧，拓宽了空燃比工作窗口
属离子变价 ，利用晶格氧来达到催化氧化的 目的，而气
贵金 属 三 效催化剂对三种污染物的转化效率 只有
相中的氧不能吸附补充进来，需要较高的温度才能加速 在空燃比在化学计量比的附近时，才一能保持 良好的效
种助剂，提高热稳定性。ＮａｏｔｏＭｙｏｓｈｉ等提出半径为
０．ｎ 一０．１５ｎｍ的金属离子对氧化铝载体的热稳定性提
０「＿
１３．５ １４．０ １４．５ １５．０ １５．５
高很大，认为这样的离子占据 丫一Ａ１２０３的表面空位，能
空燃 比 （ Ａ／ Ｆ ） ． 有 效 地 阻 止铝离子和氧离子的表面迁移 ，稳定晶格结
三 ２６０一
。
厂
标准 状； 扩、 岁 ｝．
４０ ６０ ８０ １００（Ｐｔ）
（１００％ Ｒｈ） Ｐｔ原子的百分含量％
图 ４ Ｐｔ一Ｒｈ的协同作用
上，４５％的铂和 ８５％的锗用于汽车催化。由于铂和锗的
当空 燃 比 在理论空燃 比附近时 ，３种活性组分的单
朱振 忠 ’， 田 群 ２， 陈 宏 德 ２
（１． 中 国 矿 业 大 学 ，北 京 １ ０００８３；２．中国科学院生态环境研究中心，北京 １００８５）
摘 要 ： 本文介绍 了汽车尾 气三效催化剂的基本工作原理 、结构和性能，概述 了汽车尾气催化剂的发展历程和
和氧化铝的相互作用，可以显著提高其热稳定性。另外， 面元素的价态。Ｔｏｍｃｒｏｎａ等研究表明，经过预还原处理
加人 ｚｒＯＺ能提高 Ｃｅ０２的储氧能力。研究表明，在向新鲜 后，含 Ｃｏ 、Ｃｅ 的催化剂的 ＣＯ、ＨＣ起燃温度有显著的下
元素掺杂对贵金属三效催化剂催化活性的影响及深度净化
doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.09.018元素掺杂对贵金属三效催化剂催化活性的影响及深度净化曹洪杨，王继民（广州有色金属研究院稀有金属研究所，广州510650）摘要：采用浸渍—涂敷技术制备掺杂的贵金属三效催化剂，研究Cu、Ni、Co、Pb、Sn和Bi含量对三效催化剂催化活性的影响，初步探讨了掺杂条件下催化剂失活机理，并考察了P204含量、皂化率、相比、溶液酸度、萃取级数等因素对深度脱除贵金属溶液中杂质元素的影响。
结果表明，Cu、Ni、Co、Pb、Sn和Bi杂质含量低于10×10-6时，对制备的催化剂活性影响不明显；皂化率为30%的P204在pH=2.0、萃取时间20 min的条件下，Cu、Co、Sn和Bi的单级萃取率达99%以上，而Ni和Pb经三级逆流萃取后，萃余液中Ni、Pb含量可降到10×10-6以下，萃取率分别达96.37%和96.59%。
关键词：贵金属三效催化剂；掺杂；P204；萃取；皂化；净化中图分类号：TF83；TF111.3 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2014）09-0000-00Effect of Element Doping on Catalytic Activity of Precious Metal Three-wayCatalysts and Deep PurificationCAO Hong-yang, WANG Ji-min（Research Department of Rare Metals, Guangzhou Research Institute of Nonferrous Metals, Guangzhou 510650, China）Abstract: Doped precious metal three-way catalysts were prepared by technology of impregnation-coating. The effects of doping content of Cu, Ni, Co, Pb, Sn and Bi on catalytic activity were investigated. The catalyst deactivation mechanism was preliminarily explored under doping. The effects of P204 content and saponification rate, phase ratio, pH, and extraction series on deep removal of impurity elements from precious metal solution were discussed. The results show that there is no obvious influence on catalyst activity when doping levels of Cu, Ni, Co, Pb, Sn and Bi impurity contents are below 10×10-6. The single-stage extraction rates of Cu、Co、Sn、Bi are 99% above under the conditions of pH=2.0 and extraction duration of 20 min with 30% saponated P204, while content of Ni and Pb in solution can be reduced to 10×10-6 below after three-stage countercurrent extraction with extraction rate of 96.37% and 96.59% respectively.Key words：precious metal three-way catalyst; doping; P204; extraction; saponification; purification 汽车尾气中的CO、HC、NO x等污染物已成为城市空气污染的主要源头之一，三效汽车尾气净化催化剂是减少汽车尾气排放污染的有效手段之一，Pt、Pd、Rh贵金属三效催化剂以其优越的净化催化性能，成为汽车尾气净化催化剂的主要产品[1-2]。
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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 CO2C m H n + (m + n/4)O2→ mCO2 + n/2 H2O2H2 + O2→ 2H2O(2) 还原反应2NO + 2CO → N 2 + 2CO 22NO + 2H 2 → N 2 + 2H 2OC m H n + 2(m + n/4)NO 2 → (m + n/4)N 2 + mCO 2 + n/2 H 2O2NO + 5H 2 → 2NH 3 + 2H 2O(3) 水蒸气反应C m H n + 2mH 2O → m CO 2 + (2m + n/2) H 2(4) 水煤气转换反应CO + H 2O → CO 2 + H 2(5) 其他可能的反应3NO + 2NH 3 → 2.5 N 2 + 3H 2O2NO + H 2 → N 2O + H 2O2N 2O → 2N 2 + O 22NH 3 → 2N 2 + 3H 22SO 2 + O 2 → 2SO 3以上的反应均为表观化学反应式，如要了解三效催化反应的反应机理还必须知道三效催化剂表面发生的基元反应。
如前所述排气组成是个复杂的混合体系，有上百种物种且大多数物种为含多个原子的复杂分子，加之三效催化剂本身又是个多孔、多物相的复杂系统，所以研究三效催化剂的基元反应并不容易。
目前在这方面的研究很多，但大多数仅限于对某个组份进行研究，采用的催化剂也是最简单的体系，机理研究结果的局限性很大，各方面研究的争论也很大。
尤其HC 的氧化过程更为复杂，氧化过程存在多种自由其及中间体。
下列一组方程式列举了CH 4、CO 及H 2在Pt 催化剂表面发生催化氧化过程可能存在的部分基元反应，其中下标s 表示固体表面的物种或被吸附在固体表面的物种。
目前有相应的商用化学动力学软件提供相关反应的部分乃至全部基元反应，可用于表述三效催化反应的部分反应机理。
但目前在催化领域，尤其是多体系、多物种、异相催化领域，催化理论还很不成熟，对催化反应动力学、基元反应及催化反应机理的研究还带有很大的经验性。
对于某一特定的三效催化剂，需要根据从实验中所获的数据对反应动力学机理或参数进行必要的修正，以不断完善相关的机理研究。
4.4 三效催化剂失活机理4.4.1 失活同工业催化剂一样，车用三效催化剂也存在失活现象。
工业催化剂的工作温度和压力大多是恒定的或只在很小范围内波动；目标物的浓度为百分比级，有碍物的组成和浓度也较恒定；空速低且基本不变化。
而车用三效催化剂大部分时间是CH 4 + 2Pt(s) =>CH 3(s) + H(s)CH 3(s) + Pt(s) =>CH 2(s) + H(s)CH 2(s) + Pt(s) =>CH(s) + H(s)CH(s) + Pt(s) =>C(s) + H(s)C(s) + O(s) =>CO(s) + Pt(s)CO(s) + Pt(s) =>C(s) + O(s)CO(s) + O(s) =>CO 2(s) + Pt(s)CO + Pt(s) =>CO(s) CO(s) =>CO + Pt(s) CO 2(s) =>CO 2 + Pt(s) H 2 + 2Pt(s) => 2H(s) 2H(s) => H 2 + 2Pt(s) H + Pt(s) =>H(s) O 2 + 2Pt(s) =>2O(s) 2O(s) =>O 2 + 2Pt(s) O + Pt(s) =>O(s) H 2O + Pt(s) =>H 2O(s) H 2O(s) =>H2O + Pt(s) OH + Pt(s) =>OH(s) OH(s) =>OH + Pt(s) H(s) + O(s) =OH(s) + Pt(s) H(s) + OH(s) =H 2O(s) + Pt(s) OH(s) + OH(s) º H 2O(s) +Pt(s)在极端环境内工作(如图35所示)，这决定了车用三效催化剂更易失活。
三效催化剂失活是指，三效催化剂完全或部分失去对CO、HC和NO x的催化净化能力。
4.4.2 化学失活汽油和润滑油中含有一定的Pb、S、P、Zn、Ca或其化合物等，其中P、Pb和S对三效催化剂的致失活能力最强。
P及其化合物能在三效催化剂表面形成玻璃态化合物，从而使反应物分子无法吸附到三效催化剂活性位上。
Pb颗粒会在三效催化剂表面不断集聚，覆盖在三效催化剂的表面，结果隔绝反应物与催化活性位的接触，使三效催化剂的催化活性降低。
大多数情况下，P与Pb的中毒是不可逆的，中毒后三效催化剂无法再生。
油料中的S元素经汽缸燃烧后，大多是以硫氧化物(SO x)的形式存在于尾气中的。
与NO x相比SO x的极性更强，优先吸附于三效催化剂的活性位上，从而降低NO x 吸附的可能性。
这种吸附式的S中毒为部分可逆。
有水蒸气存在时，SO x可与三效催化剂中的金属氧化物形成硫酸盐，使三效催化剂完全失活。
这种形式的S中毒，在大多数情况下是不可逆的。
4.4.3 热失活因高温或温度升降而导致三效催化剂全部或部分失去其催化活性的理化现象，都可称之为三效催化剂的热失活。
这种广义的热失活现象包括因高温气流冲刷、热震、高温下的反复氧化——还原反应、烧结等导致的三效催化剂的失活。
通常所说的三效催化剂热失活是指在高温下因烧结、相变或相分离、生成合金、包埋、挥发、高温气流冲刷等，而导致三效催化剂活性位减少或消失，以致完全或部分丧失其催化活性的现象。
(1)高温气流冲刷高温高空速的气流对三效催化剂有强烈的冲刷的作用，可加速活性组分的挥发甚至导致g-Al2O3涂层脱落。
通过改善涂覆工艺，增强g-Al2O3涂层与蜂窝陶瓷之间的结合强度可以防止涂层的脱落。
通过改善还原工艺等可以加强活性组分与g-Al2O3涂层的结合强度。
两者结合可减小这种热冲刷所致的热失活效应。
但高温下活性组分的挥发是难以避免的。
车用三效催化剂的工作温度变化范围很大。
有时还存在急骤升温（断油）或降温（熄火）现象。
产生强烈的热冲击（热震）作用。
由于蜂窝陶瓷与g-Al2O3涂层的线膨胀系数不同（分别为7×10－7和5.9×10－6），在强烈的热冲击作用下很易使涂层开裂剥落，而导致三效催化剂失活。
优化蜂窝陶瓷的预处理工艺，增强g-Al2O3涂层与蜂窝陶瓷的结合强度，适当减小g-Al2O3的涂覆量（涂层更薄），可减弱因热冲击所致的失活效应。
汽车发动机有时在富燃条件下工作，有时在稀燃条件下工作，这决定了汽车尾气总在氧化（稀燃时）和还原（富燃）气氛之间交替变化。
从而对三效催化剂活性组分产生反复的氧化还原作用。
高温时氧化还原作用更激烈，这种反复地氧化还原将导致①活性组分晶粒更易迁移、长大，比表面积减小，活性位减少；②活性组分与g-Al2O3涂层结合强度降低，更易挥发或被冲刷掉。