汽车尾气净化催化技术

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1、汽车尾气净化催化技术概述汽车尾气的主要成分包括一氧化碳，碳氢化合物、氮氧化物、硫氧化物、颗粒物、臭气等，其中CO、HC及NOx是汽车污染控制所涉及的主要大气污染成分。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。机内净化只能减少有害气体的生成，而不能除去有害气体。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部分转化为无害气体。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

2、热量使CO、HC继续氧化，转化为无害的CO2和H2O；2，催化反应器。利用催化剂将CO、HC和NOx转化为CO2、H2O和N2。汽车尾气净化催化剂的研究开始于20世纪60年代。70年代首先得到应用的催化剂主要是以Pt、Pd为活性组分的氧化型催化剂，这种催化剂主要是将尾气中的CO和HC氧化为CO2何H2O。进入80年代之后，排放法规也对NOx的排放进行了限量，Pt-Pd催化剂已经不能满足NOx的控制要求。进一步研究发现，贵金属铑对NOx还原反应有很好的催化活性，在原来的基础上，进行了某些改进，引入铑金属，这就是三效催化剂。1三效催化

3、剂的组成贵金属三效催化剂由四部分组成：载体、涂层、活性组分和助剂。1.1载体载体主要是用来承载有催化活性的材料。贵金属三效催化剂载体作用是：提供有效表面和合适孔结构；使催化剂获得一定的机械强度；提高催化剂的热稳定性能；与活性组分和助剂作用而形成新化合物；节省贵金属的用量，这对贵金属催化剂是非常重要的。1.2涂层涂层附着于载体的表面，可以提供较大的比表面来附着贵金属并为其创造的良好催化环境。涂层浆液物性、pH、粒子大小、固含量及粘度都影响涂层性质并间接影响催化活性。由于涂层是附着在载体的表面，所以要求它对载体附着性能要好且附着均匀，

4、比表面大，高温稳定性好。1.3活性组分贵金属铂(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。1.4助剂稀土金属十分活泼，将其加入催化剂活性组分中，能提高催化剂的抗铅、硫中毒性能和耐高温稳定性，并能改善催化剂的空燃比工作特性。2、车用三效催化剂的原理三效催化剂的工作原理是：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(H

5、20)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。氧化反应(氧化催化剂)：2CO+O2→2CO24HmCn+(m+4n)O2→2mH2O+4nCO2(8n+2m)NO+4HmCn→(4n+m)N2+2mH2O+4nCO2三元反应(三效催化剂)：2NO+2CO→N2+CO24NH3+5O2→4NO+6H2O3、三效催化剂的制备三效催化剂制法通常有浸渍法、溶胶一凝胶法和共沉淀法、微乳化技术等。不同的制备方法在很大程度上影响催化剂性能。下面就几种主要的方法作如下介绍。3.1浸渍法浸渍法是利用毛细管作

6、用使溶液被吸附到载体的多孔结构中。摧化剂的制备过程中浸渍和干燥是重要步骤。浸渍法制备的催化剂，活性组分多数情况下仅仅分布在载体表面上，利用率高、用量少、成本低，适于制备单、双或多金属负载型催化剂。缺点是浸渍法制备催化剂的过程中影响因素较多，其中主要有载体的选择、浸渍液的配制、浸渍时间、干燥、焙烧、还原等对催化剂的性能均有影响.房师平等以共浸渍法制得的氧化铝负载钵错固溶体为载体，并浸渍贵金属Pd得到了Pd/CZ/A1203催化剂，该催化剂在老化前后都能表现出良好的三效催化活性，新鲜Pd/CZ/A1203活性与Pd/CZ相当。3.2溶

7、胶一凝胶法溶胶一凝胶法是将金属醇盐或无机盐经水解形成溶胶，然后溶胶由其他因素诱导聚成以网状力式交连的凝胶，.而后再经过洗涤、干燥、焙烧等过程制得催化剂。溶胶一凝胶法可以使把金属微粒均匀地分布并锚定在载体及其他助剂所形成的网状结构中，这种结构可以减弱高温条件下把金属微粒的活动性，提高其抗烧结能力，而且具有很高的反应活性，具有足够的机械强度和较高的抗失活能力。但是该法所制的催化剂中部分金属把粒径较大，可能还有部分颗粒被载体包埋，所以催化剂活性比浸渍法制备的催化剂略低一些。3.3共沉淀法将过量的沉淀剂加人混合后的金属盐溶液中，使各组分均

8、匀混合沉淀，然后将沉淀物多次洗涤，脱水或烘干得前驱物，再将前驱物焙烧即可制的样品。该法制的的催化剂具有比常规制备方法更大的比表面积，表现了更好的活性及选择性:但该法也有缺点，在形成沉淀过程中，沉淀剂的加人可能导致局部浓度过高而产生团聚，或由于沉淀的