三效催化剂的制备及研究概况
浅谈三效催化剂的研究进展
浅谈三效催化剂的研究进展
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浅谈三效催化剂的研究进展
摘要：汽车尾气控制已成为现今环保的.热门话题.当前三效催化剂作为第四代汽车尾气催化剂在世界上得到了广泛的认同,并已进行了深入的研究和开发.文章主要论述了三效催化剂的催化原理、制备工艺、失活机理、工程应用等方面的问题.在此基础上,指出了中国研究发展自己的三效催化剂的方向.作者：杨玉芬陈啟虎张永晖李建东崔建兰 YANG Yu-fen CHEN Qi-hu ZHANG Yong-hui LI Jian-dong CUI Jian-lan 作者单位：中北大学,化工与环境学院,山西,太原,030051 期刊：山东化工 Journal：SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)：2010, 39(7) 分类号：X734.201 TQ426.96 关键词：汽车尾气三效催化剂进展。
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。
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。
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
三元催化剂技术
威孚催化剂满足8万公里欧3/4标准
排放值
CO
2.3
1.5L车型8万公里实车排放数据
HC/NO
0.2
CO
0.18
HC
1.8
Nox
0.16
0.14
1.3
0.12
0.1
0.8
0.08
0.06
0.3
0.04
0.02
-0.2 0
1
2
3
4
5
6
7
8
90
万公里
欧3限值: CO 2.3, HC0 0.2,
800
900
1000
1100
1200
time
S.I.=0.12
综合排放：CO 0.92,
欧3限值: CO 2.3,
欧4限值:
1.0
HC0 0.078, HC0 0.2,
0.1
NOx:0.048 g/km NOx:0.15 g/km
0.08 g/km
1.5升发动机欧4催化剂开发设计
欧3系 统
方案-1
50000
60000
里程（公里）
70000
80000
90000
OBD系统开发目标包刮可监控性和误诊几率
转换指数
0.8
0.7
OBD点灯
0.6
0.5
0.4
8万公里排放
0.3
0.2
8万公里限值
OBD限值
0.1
0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
g/mile
0.02
0.015
0.01
三效催化转换器性能研究
三效催化转换器性能研究摘要：汽车排放的尾气已成为我国城市的主要污染源。
三效催化转换器是安装于汽车尾气后处理系统中的机外净化装置，通过负载在其载体孔道表面的贵金属催化剂的催化作用，将尾气中的CO、HC和NOx氧化和还原成無害的CO2、H2O和N2。
本文以三效催化转化器的发展情况及研究的现实状况为出发点展开研究，通过明确三效催化转化器的相关概念并分析三效催化转化器的作用机理之后，提出了更好利用三效催化转化器的具体措施。
旨在研究三效催化转化器的性能同时，更加合理的、有效的应用好三效催化转化器。
关键词：三效催化转换器；性能自50年代以来，汽车工业的迅速发展促进了社会进步与经济繁荣。
但汽车排出的CO，HC和NOx等有毒气体，也给人类赖以生存的大气带来严重污染。
为了保护环境，限制和治理汽车排气污染成为十分紧迫的任务。
当用尽各种机内净化措施还是达不到净化要求时，人们将目光转向机外净化，汽车尾气催化转化器应运而生。
由于它能把三种有害物质HC，CO和NOx转化为无害的H2O，CO2和N2，称之为三效催化转化器或三元催化转化器。
现如今，随着汽车尾气排放标准的日益严格，三效催化器的研究也取得了较大的进展。
1.三效催化转化器的发展及研究现状1.1三效催化转化器的发展在20世纪70年代以来，绝大多数汽车采用汽油机作为动力，因此最先研究开发的汽车净化技术是汽油机的排气净化技术。
汽油机的主要排放物为CO、HC与NOx，在排放控制初期法规主要限定CO和HC的排放限值，因此首先研制的是促进CO和HC后期氧化的热反应器和氧化性催化转化器OC（OxidationCatalyticConverter）。
随着排放法规逐步加紧对NOx的控制，研究逐渐集中于能同时净化CO、HC以及NOx的三效催化转化器TWC。
1.2三效催化转化器的研究现状国内外学者对三效催化转换器结构的开发设计、与发动机的优化匹配等开展了广泛的研究。
随着计算机的高速发展，与计算流体力学，传热学，空气动力学等学科相结合，大型商业软件CFD仿真得以广泛，如FLUENT，STAR-CD，ANSYS，奥地利AVL公司的FIRE等软件。
汽车尾气三效及四效催化剂
汽车尾气三效及四效催化剂汽车尾气可归纳为三个发展阶段：第一阶段：强调机内净化的初期污染如燃油品质改善，曲轴箱强制通风系统，燃油蒸发回收系统，燃烧系统、供油系统和点火系统的改造，废气再循环，排气管内喷射二次空气，高能点火与稀薄燃烧等。
第二阶段：氧化催化技术，即除了上述的一些行之有效的方法而外，采取机外净化技术，在汽车排气系统上安装氧化型催化转化器，用以氧化净化排气中的CO 和HC 等。
第三阶段：氧化还原催化技术与电控技术相结合，即将电喷技术与三元催化转化技术相结合，同时去除汽车排气中的HC、CO 和NOx 等。
三效催化剂的反应机理三效催化转化器的反应机理如下: 发生的化学反应主要是CO和HC 的氧化反应以及NOX的还原反应,CO和HC与NOX互为氧化剂和还原剂。
另外,在汽车尾气排放物中除了含有CO、HC和NOX外,还含有大量的水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2),因此还伴随着CO的水煤气反应和HC的水蒸气重整反应。
四效催化剂柴油机的空燃比大于1 , 尾气中氧气含量高, 柴油车的尾气动态监测表明, 排放的HC 和NOx 的比例低不利于二者之间的反应。
因为大部分NO 是在高负荷的高温状况下产生的, 此时HC 氧化进行得较为完全, 没有足够的HC 来还原NO 。
但是柴油车尾气中的PM 也属于还原性物质, 因而, 利用HC 、CO和PM 在富氧条件下还原NOx , 以达到同时除去污染物的目的, 在理论上是可行的。
目前, 世界上几家著名的催化剂公司, 如英国Johnson Matthey 公司、美国Allide Signal 公司和德国Degussa 公司和国内许多单位都致力于四效催化剂的开发。
有关四效催化剂的报道较少, 目前研制开发的四效催化剂主要有2类:贵金属四效催化剂和非贵金属四效催化剂。
详见《柴油车尾气四效催化剂的研究_张业新》。
汽车尾气净化三效催化剂研究进展
载体 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催化剂和整装催化剂 两类。 颗粒状载体主要为氧化铝小球，因其堆密度 大、热容量大、预热性能差、排气阻力大、使用中易 收缩、活性组分容易剥落等缺点，基本上已被
淘汰。
在美国实施后，当时汽车排放只要求控制Ｃ０和 未燃物（Ｈｃ）的排放，大部分汽车安装Ｐｔ．Ｐｄ氧化
型催化剂。
随着Ｎ０，排放法规的出台，２０世纪７０年代
末出现了Ｐｔ—Ｒｈ双金属催化剂，Ｐｔ针对ＨＣ和Ｃｏ
整装催化剂中蜂窝状陶瓷载体具有较低的热 膨胀系数、抗热振动、加热快、设计灵活、安装方便 等优点。目前所用的汽车催化剂载体９５％为蜂 窝堇青石陶瓷载体。堇青石理想组成是２ＭｇＯ・
２Ａ１２０３・５Ｓｉ０２；熔融分解温度为１ ４５０℃；耐热温 度ｌ ４００℃；２５～９００℃之间平均热膨胀系数为
（二ｏＩ－，Ｆｅ，０３（ｚ＝０、０．２、Ｏ．４、０．６、０．８、１．Ｏ）钙钛
Ｈ等用溶胶法制备出一种以钒与锆
为助剂的单钯催化剂，其中，ｌ（Ｖ）／押（Ｚｒ）＝０．３６， Ｐｄ、Ｖ、Ｚｒ质量分数分别为１％、２％与１０％，具有 很高的低温活性、热稳定性与抗Ｓ０２毒性。
Ａｒｉａｓ Ａ
Ｍ等也以微乳化法制备出以Ｐｄ为
活性组分Ｃｅ、Ｚｒ为助剂的Ｐｄ／ＣｅｚＺｒ（１一ｊ、）０，／ ＡＩ，ｏ，型三效催化剂，具有较好的低温活性与较 强的（的与ＮＯ，催化转化能力。 游少雄等研制了双层单钯三效催化剂，这种 催化剂具有与含Ｒｈ三效催化剂相似的性能，且
操作窗口明显变宽。 相对贵金属而言的非贵金属催化剂，因其容
矿型催化剂，结果表明Ｆｅ与Ｃｏ的最佳组成为
ｆｏｒ
ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ
ｃａｔａＩｙｓｉｓ Ａ：ｇｅｎｅｒａｌ，
三元催化剂贵金属浆料制备
三元催化剂贵金属浆料制备引言：近年来，随着环境污染问题的日益突出，人们对新型高效催化剂的需求不断增加。
贵金属催化剂因其高催化活性和稳定性而备受关注。
而将贵金属制备成浆料形式，可以提高催化剂的分散性和利用效率。
因此，本文将以三元催化剂贵金属浆料制备为主题，探讨其制备方法及应用前景。
一、贵金属浆料的定义和特点贵金属浆料是将贵金属纳米颗粒均匀分散在溶剂中形成的稳定分散液体。
相比于传统贵金属固体催化剂，贵金属浆料具有以下特点：1. 高催化活性：贵金属纳米颗粒具有较大的比表面积，能够提供更多活性位点，从而增加催化反应速率；2. 良好的分散性：由于贵金属浆料中贵金属纳米颗粒分散均匀，可以避免颗粒堆积和聚集，从而提高催化剂的利用效率；3. 易于回收：贵金属浆料可以通过简单的离心或过滤等方法进行回收，方便进行循环利用。
二、三元催化剂贵金属浆料制备方法常用的三元催化剂贵金属浆料制备方法主要包括化学还原法、共沉淀法和溶胶-凝胶法等。
1. 化学还原法：化学还原法是一种简单有效的贵金属浆料制备方法。
通常采用还原剂（如乙醇、乙二醇等）将贵金属盐溶液还原成贵金属纳米颗粒。
该方法具有操作简单、成本较低的优点，但对溶剂和还原剂的选择有一定要求。
2. 共沉淀法：共沉淀法是一种通过控制沉淀条件来制备贵金属浆料的方法。
将贵金属盐与沉淀剂（如氢氧化钠、氨水等）在适当的条件下混合，通过沉淀反应形成贵金属纳米颗粒。
该方法制备的贵金属浆料分散性好，但需要严格控制反应条件。
3. 溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种通过溶胶和凝胶转化制备贵金属浆料的方法。
首先将贵金属盐与溶剂混合形成溶胶，然后通过加入凝胶剂使溶胶凝胶化。
最后，通过热处理将凝胶转化为贵金属纳米颗粒。
该方法制备的贵金属浆料分散性好，且可控性较强。
三、三元催化剂贵金属浆料的应用前景三元催化剂贵金属浆料在多个领域具有广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 催化剂：贵金属浆料可以作为高效催化剂应用于有机合成、废水处理、汽车尾气净化等领域。
高性能整体式汽车尾气净化三效催化剂的研究(摘要)
境 和经 济领 域具 有重 要 的意义 。 本 论 文 以 石 英 （ ｉ 、 硅 酸 乙 酯 （ ＯＳ ＳＯ ） 正 ＴＥ ，
摘要 ： 三效 催化 剂 广 泛 的应 用 于 汽 车尾 气 净 化 以减少汽 车尾 气 中 Ｃ ＨＣ、 ＮＯ Ｏ、 和 的排 放 。在 使 用 过程 中 ， 长期 暴露 在 一 个 热环 境 下 会 导致 催 化 剂
收 Ｃ ） 的优 良吸 收剂 ， （： 用于 化石 燃料 电厂及 相 关 的
高性能整体式汽车尾气净化 三效 催化 剂 的研 究
（ 宇 涛 ． 东 理 工 大 学 硕 士 学 位 论 文 ，０ ２年 ２月 ） 任 华 ２１
密集 Ｃ 放 源 ， 有 很 大 的应 用 前 景 。因此 ， Ｏ 排 具 研
及其 高温吸收 Ｃ ： Ｏ 性能研究
（ 维 高 ． 州 大学 硕 士学 位 论 文 ，０ ２年 ４月 ） 程 郑 ２１
收 率较 低 ， ３ ． ％ （ ） 当不 添 加 Ｃ Ｂ 时 ， 达 １ ９ ｗｔ ； ＴＡ 所
得 Ｌ Ｉ 样 品的最 大吸 收率 高达 ３ ． ％ （ ） ｉ （ Ｓ ） ４ ３ ｗｔ 。
最 佳制备 方法 后通 过在制 备过 程 中添 加表 面活 性剂
（） １ 以石 英 （ ｉ 和 ＬＣ 。为 原 料 ， 用 传 统 ＳＯ ） ｉＯ 采
固相 法 ， 究 了原料 配 比 （ （ ｉ 研 ｎ Ｌ ）： ｌＳ ） ４：１ ｒ ｉ 一 （
—
来 提 高 催 化 剂 的 热 稳 定 性 。通 过 运 用 ＴＧ ＤＴ ／ Ａ、
适 期应 后 Ｈ Ｓ去 除率仍 可 达到 １ ０ 。而塑料 垃圾 ０
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三效催化剂的制备及研究
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一、综述：
汽车作为现代社会的交通工具，给人们的工作和生活都带来了极大的便
利，但同时也对大气环境造成了严重污染。由于汽车保有量的急剧增加，且我
国的汽车检查和维修系统不完善，及汽车尾气污染控制水平低等原因，致使汽
车尾气污染日益严重。大量汽车尾气污染物集中在城市，造成城市中汽车污染
源的污染分担率明显增加。汽车排出的污染物主要有碳氢化合物、一氧化碳、
氮氧化合物、铅、二氧化硫等有害物质。这些污染物危害人类健康，影响动植
物的生长;另外氮氧化合物与碳氢化合物在强日光的作用吓，遇到不利于扩散的
气候和地理环境时可形成光化学烟雾，造成眼中的二次污染和生态环境的破
坏。因此，限制和治理汽车排气污染已迫在眉睫。20世纪80年代中期出现了
第三代的Pt/Rh/Pd三金属三效催化剂。该技术充分利用了Pd的耐高温性能和
Rh优异的NOx催化净化能力，大大提高了三效催化剂的活性。它的净化原理
是：将贵金属三效催化剂制成净化装置后装入汽车内，使催化剂与尾气中的
CO、NOX和有机物起氧化还原作用而生成无害物质排出，从而达到消除有害气
体的目的。
二、思路及方法：
三效催化剂一般由四部分组成，包括：载体、涂层、活性催化剂、催化剂
助剂。三效催化净化法，对一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物都有催化作用。
本实验准备制备以γ-Al2O3及其他金属物质或陶瓷为载体，用La和Ce作为催
化剂助剂的三效催化剂，并初步研究其催化性能。
三、主要内容：
采用浸渍法、机械混合法、离子交换法等制备三效催化剂
改变不同条件和助剂，改良单钯三效催化剂的性能
探讨改良三效催化剂的催化作用
四、工作计划：
1、2007年12月至2008年2月：查阅相关文献资料，初步确定论文题目;
2、2008年3月：拟定实验方案;
3、2008年4月：进行实验研究;
4、2008年5月：撰写毕业论文，进行毕业答辩。