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时间：2020-03-31
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1、科技纵横*+,-./,0,+1.2/-+3.4546,+152-7-5489-./汽车尾气三效催化剂朱振忠!，田群"，陈宏德"#!$中国矿业大学，北京!%%%&’；"$中国科学院生态环境研究中心，北京!%%%&()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国内外的研究现状关键词：汽车尾气；三效催化剂；结构与性能中图分类号：)(>文献标识码：J文章编号：>((K:5!))*’((’,():((!":(!LFALFCAAMANNAO93O97@H9ECEN$/FHPG92、L&3.VPBU#-$.-EB2M;A随着城市机动车保有量的迅速增加，汽车尾气排放使用等特点。近十年，出现了金属合金载体。已经成为城市主要的空气污染源之一。汽车排放的污染催化剂中最重要的成分是催化活性组分。常用的活物包括一氧化碳*#+,、碳氢化合物*-#,、氮氧化物性组分有铂、铑和钯等贵金属以及铈、镧、镨、铷等稀土元*.+/,、硫化物、颗粒物、甲醛、丙烯醛等。其中，#+、-#和素和铜、铁、锰、钴等金属。国际上商业催化剂的主要成.+/是汽车尾气中的主要有害成分。分是贵金属。治理汽车排气污染的技术手段主要可分为三类：一汽车尾气在三效催化剂上发生的化学反应主要可以是机内3、净化技术；二是机外净化；三是使用清洁的替代燃分为以下几类：料，如天然气、液化石油气或电能等。在早期的较为宽松#+、-#氧化反应：.+还原反应：的排放法规下，采用机内净化技术可以基本满足要求。但#+8+’"#+’#+8.+"#+’8.’是，随着汽车保有量的迅速增长和人们对汽车尾气污染-’8+’"-’+-#8.+"#+’8.’危害的认识，各国都相继颁布了越来越严格的排放法规-#8+’"#+’8-’+-’8.+"-’+8.’和标准，因此，必须采用电子燃油喷射*$0&,技术加机外水蒸气重整反应：水煤气转换反应：净化等措施，以进一步降低排放，满足排放标准。-#8-’+"#+4、8-’#+8-’+"#+’8-’一、汽车尾气净化催化剂的结构与性能’(世纪)(年代中期，欧、美、日等发达国家就开始使汽车尾气催化剂主要由载体、氧化铝浆液涂层和活用汽车尾气催化转化器，其技术发展大致经历了以下几性组分三部分组成。其结构如图!所示。个阶段：!%9:%;氧化型催化剂，它是)(年代的第一代产品。此催化剂主要针对汽车排气中的#+和-#，并通过$<=*废气再循环,的方法来减少.+/的排放，因为美国在>?)"年通过的第一个空气清洁法对#+、-#的排放进行限制。当时，克莱斯勒汽车公司在3@AB2AC牌的轿车上安装了首批车用催化剂，它是由DEFBGEB1H99FAI5、公司研制的高含量的%9和=F的催化剂。"氧化:还原双床催化系图!汽车尾气催化剂的结构统。它是)(年代末期发展的第二代产品。见图"。早期的载体多采用活性氧化铝颗粒。由于其具有堆密度大、热容大、排气阻力大和易粉碎等缺点，已被淘汰。整体型载体因排气阻力小、机械强度大、热稳定性好、耐冲击等性能而广泛应用。目前，最常用的是整体蜂窝状堇青石陶瓷*’12+；’34’+!；567+’,，它具有薄壁的平行通道，排气压力小，几何表面积大，适合在高温条件下图"双床催化剂结构示意图—!"—中国环保产业#$%&’((’)V#&$*.&:*W.$#,*+U+3UW$X$U+%K$6、*.科技纵横*+在还原段被还原，中间加入空气，然后再进入氧化对于./#来说，%5、%D主要是氧化#+、,#E47主要段。这种设置虽然可以使氧化和还原反应分别在有利于是还原*+2，其中%D对#+和不饱和碳氢化合物的氧化自身的气氛中进行，但其结构复杂，操作麻烦，且部分活性比%5好，%5对饱和碳氢化合物的活性比%D好。不同*+被还原成*,!后又可能被重新氧化，所以，它只是一贵金属的作用也不是孤立的，而是相互关联的。图!表示种过渡的形态，并未得到实质性的应用。!三效催化剂了在%5和47的协同作用下，#+在%5647催化剂上起-./#0，它是1(年代发展起来的第三代产品，能7、用一种燃温度降低的实例。各种贵金属之间的协同作用对催化催化剂同时控制排气中的#+、,#和*+2。进入1(年代剂的整体性能是非常重要的。后，单凭$34已经不能满足日益严格的*+2排放法规，于是出现了%5647型三效催化剂。图’显示了此型催化剂上#+、,#和*+2的净化率随空燃比-89:0的变化。由图’可见，只有发动机在理论空燃比附近-89:;<=>?0工作，三种污染物的转化率才都很高。因此，必须采用电子燃油喷射系统-$:&0，才能精确控制发动机的空燃比在化学计量比附近，以达到良好的净化效果。此型催化剂的主要成分是%5、47等贵金属。"单金属钯和其他类型的催化剂。随着8、汽车数量的
2、L&3.VPBU#-$.-EB2M;A随着城市机动车保有量的迅速增加，汽车尾气排放使用等特点。近十年，出现了金属合金载体。已经成为城市主要的空气污染源之一。汽车排放的污染催化剂中最重要的成分是催化活性组分。常用的活物包括一氧化碳*#+,、碳氢化合物*-#,、氮氧化物性组分有铂、铑和钯等贵金属以及铈、镧、镨、铷等稀土元*.+/,、硫化物、颗粒物、甲醛、丙烯醛等。其中，#+、-#和素和铜、铁、锰、钴等金属。国际上商业催化剂的主要成.+/是汽车尾气中的主要有害成分。分是贵金属。治理汽车排气污染的技术手段主要可分为三类：一汽车尾气在三效催化剂上发生的化学反应主要可以是机内
3、净化技术；二是机外净化；三是使用清洁的替代燃分为以下几类：料，如天然气、液化石油气或电能等。在早期的较为宽松#+、-#氧化反应：.+还原反应：的排放法规下，采用机内净化技术可以基本满足要求。但#+8+’"#+’#+8.+"#+’8.’是，随着汽车保有量的迅速增长和人们对汽车尾气污染-’8+’"-’+-#8.+"#+’8.’危害的认识，各国都相继颁布了越来越严格的排放法规-#8+’"#+’8-’+-’8.+"-’+8.’和标准，因此，必须采用电子燃油喷射*$0&,技术加机外水蒸气重整反应：水煤气转换反应：净化等措施，以进一步降低排放，满足排放标准。-#8-’+"#+
4、8-’#+8-’+"#+’8-’一、汽车尾气净化催化剂的结构与性能’(世纪)(年代中期，欧、美、日等发达国家就开始使汽车尾气催化剂主要由载体、氧化铝浆液涂层和活用汽车尾气催化转化器，其技术发展大致经历了以下几性组分三部分组成。其结构如图!所示。个阶段：!%9:%;氧化型催化剂，它是)(年代的第一代产品。此催化剂主要针对汽车排气中的#+和-#，并通过$<=*废气再循环,的方法来减少.+/的排放，因为美国在>?)"年通过的第一个空气清洁法对#+、-#的排放进行限制。当时，克莱斯勒汽车公司在3@AB2AC牌的轿车上安装了首批车用催化剂，它是由DEFBGEB1H99FAI
5、公司研制的高含量的%9和=F的催化剂。"氧化:还原双床催化系图!汽车尾气催化剂的结构统。它是)(年代末期发展的第二代产品。见图"。早期的载体多采用活性氧化铝颗粒。由于其具有堆密度大、热容大、排气阻力大和易粉碎等缺点，已被淘汰。整体型载体因排气阻力小、机械强度大、热稳定性好、耐冲击等性能而广泛应用。目前，最常用的是整体蜂窝状堇青石陶瓷*’12+；’34’+!；567+’,，它具有薄壁的平行通道，排气压力小，几何表面积大，适合在高温条件下图"双床催化剂结构示意图—!"—中国环保产业#$%&’((’)V#&$*.&:*W.$#,*+U+3UW$X$U+%K$
6、*.科技纵横*+在还原段被还原，中间加入空气，然后再进入氧化对于./#来说，%5、%D主要是氧化#+、,#E47主要段。这种设置虽然可以使氧化和还原反应分别在有利于是还原*+2，其中%D对#+和不饱和碳氢化合物的氧化自身的气氛中进行，但其结构复杂，操作麻烦，且部分活性比%5好，%5对饱和碳氢化合物的活性比%D好。不同*+被还原成*,!后又可能被重新氧化，所以，它只是一贵金属的作用也不是孤立的，而是相互关联的。图!表示种过渡的形态，并未得到实质性的应用。!三效催化剂了在%5和47的协同作用下，#+在%5647催化剂上起-./#0，它是1(年代发展起来的第三代产品，能
7、用一种燃温度降低的实例。各种贵金属之间的协同作用对催化催化剂同时控制排气中的#+、,#和*+2。进入1(年代剂的整体性能是非常重要的。后，单凭$34已经不能满足日益严格的*+2排放法规，于是出现了%5647型三效催化剂。图’显示了此型催化剂上#+、,#和*+2的净化率随空燃比-89:0的变化。由图’可见，只有发动机在理论空燃比附近-89:;<=>?0工作，三种污染物的转化率才都很高。因此，必须采用电子燃油喷射系统-$:&0，才能精确控制发动机的空燃比在化学计量比附近，以达到良好的净化效果。此型催化剂的主要成分是%5、47等贵金属。"单金属钯和其他类型的催化剂。随着
8、汽车数量的
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