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1、汽车尾气催化研究进展汪兴志08化工①班摘 要：利用工业催化技术催化净化汽车尾气是处理汽车尾气的重要手段,通过对汽车催化剂的不断开发与更新,已出现了种类繁多的工业催化剂:贵金属催化剂,贵金属—非贵金属混合催化剂，纳米稀土材料催化剂等。贵金属催化剂已广泛工业化应用，而其它催化剂一直是该领域研究的热点,尤其是纳米材料的出现为该领域增添了不少新的活力。关键词：汽车尾气;催化净化;催化剂引言据统计，2009年我国首次成为世界汽车产销第一大国。随着现代工业和交通业的发展,汽车排放的尾气污染物日益增加,其尾气
2、中的CO、NOx和各种烃类HC占到了大气污染物的50%,尾气中所含的CO、HC和NOx不仅造成了严重的大气污染，而且严重危害了人类的健康。CO是人们所熟知的有害气体,HC和NOx在太阳光作用下可产生光化学烟雾。为此,如何利用工业催化剂行之有效地净化汽车尾气，为人类的健康“排忧解难”成为时代的难题。其基本原理是借助催化剂的作用,将CO,HC和NOx发生氧化还原反应从而转化为无毒CO2,H2O和N2。经过无数催化学者的不懈努力，汽车尾气催化剂的开发与应用已进入了一个崭新的阶段。1 正文1．1 催化
3、基础理论催化剂的定义：催化剂是一种物质，又称触媒，能够改变反应的速率而不改变该反应的Gibbs自由焓变化，这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应。在催化反应里，往往加入催化剂以外的另一种物质，以增强催化作用，这种物质叫做助催化剂。催化剂的分类：从催化剂与所参与的反应所处的物态角度可以把催化剂分为三类,均相催化剂、多相催化剂、生物催化剂;从催化剂改变反应速率的角度可以把催化剂分为正催化剂（加速反应速率）和负催化剂（减慢反应速率）。从催化剂的状态来分又可以把催化剂分为固体催化剂、液体催化剂
4、、气体催化剂。汽车尾气催化剂属于固体催化剂,由载体、活性组分和助催化剂三部分组成。催化剂的作用原理：和反应物一起参与反应，降低了反应所需要的活化能。催化剂可在不改变反应物的情况下，经由只需较少活化能的路径来进行化学反应。1.2 研究现状1.2．1 贵金属催化剂汽车尾气的成分为NOx、CO、HC、固体悬浮颗粒、铅、二恶英。而其中需要净化的主要成分为NOx、CO、HC。CO、HC是在局部缺氧或低温条件下烃不完全燃烧而产生，NOx是火花塞点火瞬间高温高压下空气中的N2、O2反应的产物。要彻底净化汽车尾
5、气，就要想办法将NOx、CO和各种烃类HC这3种物质同时除掉,这就要求研制一种新型的高效催化剂，具有既能还原NOx，又能同时氧化CO和HC的多重功能,经过无数科学家及催化工作者的不懈努力与探究，研制成功了具备上述功能的催化剂——三效催化剂。目前用的最多的是贵金属催化剂,主要是Pt、Pd和Rh等。三效催化剂净化汽车尾气的机理如下：2CO+O2→2CO2 ……①4HmCn+(m+4n)O2→2mH2O+4n
6、CO2 ……② (8n+2m)NO+4HmCn→(4n+m)N2+2mH2O+4nCO2 ……③2NO+CO→N2+2CO2 ……④4NH3+5O2→4NO+6H2O
7、 ……⑤NOx的净化（催化还原）：贵金属组分Rh和Pd对NOx具有催化还原作用。对③④⑤反应有催化作用。CO、HC的净化（催化氧化）：贵金属组分Pt或Pt—Pd对CO、HC具有催化氧化作用。对①②反应有催化作用。工业上普遍使用的是由Pt-Pd组成的催化剂。原因有如下三点：(1)Pd对汽车尾气中的S容易中毒;(2)Pd在还原气氛下易燃烧;(3)Pd与Rh生成合金相使Rh的活性降低。此催化反应为气固相反应，为了让催化剂充分发挥其催化作用，就需
8、要提高其活性面积。将活性组分进行负载能达此目的，目前普遍使用的载体是蜂窝状的青石陶瓷。采用整体式，其优点有气流阻力小、几何面积大、无磨损、耐高温、催化转化率高等。此外，还需在载体上加助剂如Ce、La等稀土金属以提高催化剂的热稳定性。另外,还可将贵金属以原子状态形式负载在Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2等上形成催化体系表现出更好的催化活性。此体系催化性能比一般的Pt/Al2O3和Pt/SiO2更好。贵金属催化剂虽然具有较高的活性,但其成本较高,低温活性差,SO2等杂质易引起催化剂中毒,高温
