
第05期综述专论
车用三效催化剂的研究进展
车用三效催化剂的研究进展
陈歌曹端林李永祥王建龙(中北大学化工与环境学院,山西太原030051)
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摘要:汽车尾气意成了严重的环境污荣,目前处理汽车尾气污荣的有效手段是利用三元催化净化器(TWCC)来促进尾气中的有害物质CO、强氢化合物HC与NO,的转化。作为第四代汽车尾气催化剂,三效懂化刻(TWCa)已在世界上得到了广泛的认同,并已进行了深人的研充和开发。本文详组介绍了三效量化剂的组成、设计、开发及制备方法,并对三效编化剂的发展方向进行了履望,
关键词:汽车尾气:三效催化剂;进展
中国分类号:TQ133.3
文献标志码:A
文章编号:T16728114(2011)0500104
汽车排放的尾气污染物是约100多种成分的混合物,主要有一氧化碳CO、碳氢化合物HC、NOx及悬浮物(SPM)等。全球汽车每年排放20亿tCO、4亿tHC、 2亿tNO,,给城市环境带来了严重危害,甚至还可导致温室效应、酸雨和城市光化学烟雾。控制汽车污染最有效的技术是电子控制燃油喷射系统配合三效催化剂3-4。三效催化剂是该技术的核心部分,它能同时催化净化汽车尾气中的CO、HC和NO,三种有害气体,尽
可能减少有害气体的排放。 1三效催化剂的催化机理
三效催化剂的催化过程是多相催化反应过程,一般包括以下步骤;1)CO和O,扩散进人多孔的催化剂活性涂层;2)0,吸附在催化剂活性位上,然后分解成O原子:3)CO与O原子发生化学反应生成COz:4) CO,再脱附回到尾气流中;5)NO.分子扩散进入活性涂层,并化学吸附在活性位上;6)N-0键断裂形成N 原子和O原子;7)二个N原子结合成N,脱附;0原子停留在催化剂上;8)CO分子与0原子结合成CO2:脱附;9)反应循环往复。
作者简介:陈歇(1986-),男,硕士研究生,从事含能化合物的合成研究:王建龙,男,教授,博士生导师,主要从事含能化合物合成及炸药中间体的制备、应用及开发。
方方数据
2三效催化剂的设计开发思路
车用三效催化剂要在空速变化大、温度变化大、水蒸气浓度高以及有毒物质存在的恶劣环境中工作,特别是在高速行驶和紧耦合催化剂中会暴露在1000℃ 以上的高温环境"。鉴于其工作场合的特殊性,苛刻的操作条件,所设计的催化剂必须同时具有高活性、高热稳定性、高选择性、高抗毒性及良好的物理性能口。因此,符合这些条件的催化剂需要由载体、涂层、活性组分和助剂四部分组成,且每一部分都应有其特定的作用和功能四。
2.1活性组分的选择
汽车尾气中含有多种组分,要求一种催化剂有多种功能,既能把NO,还原的功能,同时又有把CO和烃氧化的功能。普通的单一活性组分很难同时满足这么多功能要求,因此就要求该类催化剂中含有多种活性组分。按活性组分来分,三效催化剂可分为贵金属催化
剂、非贵金属催化剂和稀土三效催化剂3类。 2.1.1贵金属催化剂
贵金属Pt、Rh、Pd因其对CO、HC、NO,的转化有很好活性和选择性、较低起燃温度,在国外被广泛用作三效催化剂,但由于贵金属价格很高,且Pt、Rh资源缺乏,从而增加了成本例。Pd资源更丰富且价格较低、其良好的低温活性及催化氧化活性。因此,全Pd 催化剂成为三效催化剂发展的一个重要方向"]。研究结果显示含Pd-Ce的双层单钯催化剂与Pd-Ce-Ba的单钯催