贵金属三效催化剂的研究进展

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1、貴金屬三效催化劑的研究進展河南科技大學車輛與動力工程學院陳昊王學濤摘要：本文圍繞貴金屬三效催化劑為中心，介紹它了的現狀，詳細描述了它的構成和研究進展。最後，敘述納米技術在貴金屬三效催化劑中的應用。關鍵字：貴金屬三效催化劑，稀土金屬，納米材料Abstract：Thisfocusonpreciousmetalthree-waycatalystasthecenter，describingitsstatus.Adetaileddescriptionofitscompositionandresearchpr

2、ogress.Finally，descriptionofnanotechnologyinthepreciousmetalsinthethree-waycatalystapplications.Keywords：preciousmetalthree-waycatalyst，rareearth，nanomaterials隨著我國經濟的高速發展，資源的有限性與環境的日益惡化已經對我們的生存空間造成嚴重的威脅。為了能夠的緩解環境的自身淨化污染物的負擔，有效的脫除廢氣中的污染物是一個重要途徑。廢氣主要有生活

3、廢氣和工業廢氣兩部分組成。生活廢氣大部分是由現代化交通工具排放出來的尾氣構成，而工業廢氣主要是由工廠中的煙氣與垃圾焚燒中的煙氣組成。開展廢氣的有效治理，已成為當代環境治理急需解決的重大問題之一。常規的物理化學、生物脫除方法，處理其中的有機物在技術難以完全降解或礦化部分有毒有害有機物。甚至某些中間產物更加有毒有害，對運行成本和設備上的要求較高，限制了這類廢氣處理技術。自從貴金屬三效催化劑的引入，在有毒有害的有機難降解污染物的脫除方面有顯著的效果，同時它的高活性、高選擇性、高熱穩定性及良好的物理性能，

4、能脫除其它大部分的污染物。所以它成為國內外學術界與環境科學與工程界研究的熱點與焦點。1.貴金屬三效催化劑的反應機理貴金屬三效催化劑具有高活性、高熱穩定性、高選擇性、良好物理性能[1]，能同時淨化廢氣中的CO、HC和NOx等有害物質。其反應機理如下：氧化反應(氧化催化劑)：2CO+O2→2CO24HmCn+(m+4n)O2→2mH2O+4nCO2(8n+2m)NO+4HmCn→(4n+m)N2+2mH2O+4nCO2三元反應(三效催化劑)：2NO+2CO→N2+CO24NH3+5O2→4NO+6H2

5、O2.國內貴金屬三效催化劑的現狀目前，國際上貴金屬三效催化劑的主要活性成分為Pt、Pd和Rh等貴金屬，這些貴金屬雖然具有很好的催化活性,可以將有害氣體的排放量減少95%以上，但卻存在價格昂貴、資源短缺、成本過高等問題。依我國的國情來看，要想大範圍使用淨化效果較好的貴金屬催化劑是不現實的，但是我國有著非常豐富的稀土資源。研究表明[2—4]，稀土金屬非常活潑，幾乎可與所有的元素發生作用形成化合物，因此具備優良的催化活性,若將其加入到相應的催化劑載體中，則會有效的提高催化劑的抗毒性、催化活性和高溫穩定性

6、。從而能研製出高效的，性價比高的三效催化劑。3.貴金屬三效催化劑的組成貴金屬三效催化劑由四部分組成：載體、塗層、活性組分和助劑。3.1載體與其研究現狀載體主要是用來承載有催化活性的材料。貴金屬三效催化劑載體作用是：提供有效表面和合適孔結構；使催化劑獲得一定的機械強度；提高催化劑的熱穩定性能；與活性組分和助劑作用而形成新化合物；節省貴金屬的用量，這對貴金屬催化劑是非常重要的。現在使用的大部分都是整體式載體，它是由許多薄壁平行小通道構成的整體，其氣流阻力小、幾何表面積大、無磨損、適於高溫、催化轉化率高

7、[5]。整體式載體主要有陶瓷和金屬材料兩種，目前最常用的是整體蜂窩狀堇青石陶瓷(2MgO：2AI2O3：5SiO2)。另外，高孔密度、薄壁的載體是整體式載體的發展趨勢。因為它可以明顯改善催化劑的起燃特性和空燃比特性；它的低熱質特性和對催化劑起燃特性的改善，可以縮短催化劑達到起活的時間，從而對CO、HCs和NOx進行更好的排放控制，尤其對HCs的排放控制效果十分顯著；同時可以通過應用高孔密度、薄壁的載體所具有的大開孔面積和低熱質特性改善催化劑對HC的儲存和催化轉化能力，但也要充分考慮互作氧化還原劑的

8、HCs與NOx的動態平衡問題，從而做出相應適當的調整[6]。3.2塗層與其研究現狀塗層附著於載體的表面，可以提供較大的比表面來附著貴金屬並為其創造的良好催化環境[7]。塗層漿液物性、pH、粒子大小、固含量及粘度都影響塗層性質並間接影響催化活性。由於塗層是附著在載體的表面，所以要求它對載體附著性能要好且附著均勻，比表面大，高溫穩定性好。塗層材料通常採用，γ~Al2O3—Al2O3八種變體中的一種，其有很強吸附能力和大比表面，但大於1000℃就變的不穩定，而且相變會向比表面很小a~Al