三元催化技术

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1、三元催化技术三元催化，是指将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气的催化。主要是用三元催化器，三元催化器的载体部件是一块多孔陶瓷材料，安装在特制的排气管当中。称它是载体，是因为它本身并不参加催化反应，而是在上面覆盖着一层铂、铑、钯等贵重金属。是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。三元催化器的工作原理是：当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、碳氢化合物和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温

2、下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；碳氢化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。前提是还有氧气可用，空燃比要合理。由于中国的燃油品质普遍较差，燃油中含有硫、磷以及所使用的抗爆剂MMT中含有锰，这些化学成分在燃烧后随着废气的排出，会在氧传感器表面和三元催化器内部形成化学络合物。另外，由于驾驶员的不良驾驶习惯，或者长期行驶在拥堵路面，发动机经常处于不完全燃烧状态，会在氧传感器和三元催化器内形成积炭。此外，国内很多地区使用乙醇汽油，这种汽

3、油有很强的清洗作用，会将燃烧室内的积垢清洗但不能分解燃烧，因此随着废气的排放这些污垢也会沉积在氧传感器表面和三元催化器内。正是由于诸多因素，使得汽车在行驶一段里程后，除了会在进气门和燃烧室内产生积炭外，还会造成氧传感器和三元催化器中毒失效、  三元催化三元催化器堵塞以及EGR阀被沉积物阻塞卡滞等故障，造成发动机工作不正常，造成油耗增加、动力下降和尾气超标等问题。为了解决这一令汽车生产企业、维修企业、维修管理部门以及环保部门头疼并难以解决的问题，有关科研单位针对传统的发动机常规保养方法存在的缺陷，研究设计开

4、发了一套全新的发动机常规养护方法和技术——发动机全方位常规养护新技术。这项新技术内容是：在为客户进行定期保养时，除了更换机油和三滤的保养项目外，加入了三元催化器的清洗养护。它的技术特点是：将“汽车废气控制系统检查维护项目”和传统的发动机定期保养方法有机结合起来，弥补了传统发动机定期保养方法不能满足现代发动机保养要求的缺陷，将被动地解决环保发动机出现排放控制系统工作不正常问题变为主动地预防环保发动机出现排放控制系统工作不正常问题。目前催化剂载体的种类目前，国内外研究较多的催化剂载体有：SiO2，Al2O3、

5、玻璃纤维网（布）、空心陶瓷球、海砂、层状石墨、空心玻璃珠、石英玻璃管（片）、普通（导电）玻璃片、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、木屑、膨胀珍珠岩、活性炭等。天然矿物类天然矿物类物质本身具有一定的吸附性和催化活性，且耐高温，耐酸碱，常被用作催化剂的载体。目前已被用作TiO2载体的有硅藻土、高岭土、天然浮石和膨胀珍珠岩等。刘勋等研究了几种不同天然矿物（硅藻土、蛭石、高岭土、膨润土、硅灰石和海泡石）与纳米TiO2的复合。结果表明，在6种天然矿物所制得的复合材料中，以海泡石光催化降解效率最高，作用6

6、h后，对甲基橙光降解率达到98%。其次是硅藻土和硅灰石，分别达到87%和85%。且光催化降解效率与天然矿物吸附能力呈一一对应关系。陈爱平等以轻质绝热保温建筑材料膨胀珍珠岩作载体，制得了能长时间漂浮于水面的纳米TiO2负载型光催化剂，用于水面浮油的太阳光光催化降解。周波等采用天然浮石为载体负载TiO2作光催化剂，利用高压汞灯为光源对有机磷农药的光催化降解进行了研究。结果表明，浓度为1.2×10－4mol·L－1的农药光照2h左右可完全被光催化氧化为PO4。吸附剂类这类载体为多孔性物质，比表面积较大，是使用最

7、为广泛的一类载体。用作负载TiO2的吸附剂类载体主要有活性炭、硅胶、多孔分子筛等。吸附剂类载体可以获得较大的负载量，可以将有机物吸附到TiO2粒子周围，增加界面浓度，从而加快反应速度。崔鹏等将活性炭负载到TiO2膜作为光催化剂对甲基橙水溶液进行了光催化降解试验。结果表明，与商品化的TiO2微粉光催化剂的降解性能相比，其降解速率较高，由于TiO2/C光催化剂中活性炭良好的吸附性能，使得光催化反应体系内产生了吸附－反应－分离的一体化行为，提高了光催化速率。国外的V.M.GuNk等研究表明，在不同负载量下，Ti

8、O2在硅胶表面均没有形成连续涂层；TiO2和SiO2之间的作用力包括氢键、静电力和少量的Si－O－Ti键，SiO2抑制了TiO2从锐钛型向金红石型的相变。国内的郑光涛等采用溶胶－凝胶法将改性后的高效TiO2光催化剂负载于球形硅胶上，得到了具有混晶结构、大比表面积、高活性的纳米TiO2光催化剂。负载后的催化剂在紫外区具有强的吸收，比表面积达到379.8m·g－1。郑珊等合成了TiO2呈单层分散或双层分散状2态的多孔分子筛MCM－