稀土催化剂在汽车尾气处理技术的应用

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1、2012-2013学年度第2学期“工业催化”期末考试试卷班级：化工（2）班姓名：罗权学号:P112014293电话：18298339473电子邮箱：1134838076@qq.com稀土催化剂在汽车尾气处理技术的应用罗权（西北民族大学化工学院，兰州，730124）摘要：尾气净化催化剂中加入稀土元素，不仅使催化剂的形式增加了催化活性，使催化剂的氧化一还原反应能够顺利进行。不仅节约了贵金属，而且还保持了催化剂较高的催化活性。关键词：稀土催化剂；汽车尾气处理；贵金属；尾气净化催化剂；ApplicationofRare-EarthCatalyst

2、inAutomotiveOff-GasTreatmentTechnologyQuanLuo(NorthwestUniversityforNationalities,Lanzhou,730124)Abstract：Tailgasclean-upcatalystbyaddingrare-earthelements,notonlymakethetypeofcatalystincreasesthecatalyticactivityofthecatalyst,andtheoxidation・reductionreactioncanbeearnedo

3、utsmoothly.Notonlysavenoblemetalsbutalsomaintainedahighcatalyticactivityofcatalyst・Keywords：rare-earthcatalyst；automotiveoff-gas；noblemetal；tailgasclean-upcatalyst；汽车的发明在很大程度上改善了人们的生活质量，因此得到了飞速地发展。但人们也意识到汽车作为一个流动的污染源，会给人们的生活环境带来严重的危害。汽车尾气中的有害成分主要为一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物等，是造成大气污染

4、主要原因之一。汽车是通过汽油的燃烧获取动力。在燃烧的过程中，汽油的炷类组分与空气屮的氧反应，生成C02和1120等主要产物。然而，由于各种工况原因会产生不完全燃烧，从而导致未燃烧的桂类及一些醇、醛和C0等氧化中间物的排放。另外大多数化石燃料中都含有一定的硫和氮，燃烧后它们分别以SOx（S02、S03）和NOx（NO、N20、N02）排岀。汽车尾气的污染物已成为城市空气的主要污染源，对人类的健康造成极大的危害，也严重彫响了生态环境。随着世界各国环保意识的不断增强，汽车尾气的排放受到越来越严格的限制。而汽车尾气催化剂是控制汽车尾气排放、减少汽

5、车尾气污染的最有效的途径，汽车尾气催化剂材料通常用钳、错等贵金属材料。但由于价格昂贵，储量低且易导致Pb、S发牛催化剂中毒现象，因此研制和开发的过程中很少使用贵金属的汽车尾气催化剂。稀土被人们誉为新材料的“宝库”。汽车尾气净化催化剂中贵金属钳、错的消耗占世界总供应量相当大的比例。以错为例，汽车催化剂用铐占到世界总供应量的80%左右，使错的供应持续紧张。然而稀土汽车催化剂在化学反应过程中表现出良好的助催化性能和功效，具有巨大的发展潜力。稀土催化剂具有原料易得、热稳定性好、价格低，适应性高，抗Pb、S中毒，寿命长等特点。【1】为了降低汽车尾气

6、转化催化剂的成本，缓解贵金属供应紧张的局而。人们开展了在汽车尾气转化催化剂屮添加稀土元素取代部分贵金属的研究工作，并取得了一定的成效。含稀土元素的汽车尾气净化催化剂价格低、热稳定性好、催化活性较高，而且具有较好的抗中毒能力，使用寿命长，引起人们的广泛关注。目前国内外已成功开发了含少量贵金属的稀土汽车尾气净化催化材料，特别是用于活性涂层的稀土复合氧化物已成功应用于汽车尾气净化器上，催化性能以及使用寿命都得到了大大提高。汽车尾气净化催化剂由载体、涂层及活性组分三部分组成，其中稀土氧化物涂层是最为关键的材料，是催化剂的活性、耐久性及贵金属用量的

7、主要影响因素。研究表明，由于稀土元素特殊的电子结构，从而使其具有特殊的物理化学性能，特别是具有特殊的光、电、磁和催化性能。稀土汽车净化催化剂中作用的稀土主要以氧化肺、氧化错和氧化鋼的混合物为主，其中起关键作用的成分是氧化鋪。氧化钵具有储氧功能，还能在贵金属中起稳定作用，能稳定催化剂表面上的钳和铐的分散性，以保持催化剂较高的催化活性。氧化澜是改善贵金属Pd催化性能的良好辅助材料，可增加NO的化学吸附，促进Pd催化NO的还原活性和选择性，促进CO、HC与H20的反应。[2]在稀土氧化物中，单独使用Ce02、Pr6011等对NOx催化还原也有很

8、高的活性，由于氧化飾中飾的价态很容易在三价(Ce203)和四价(Ce02)之间转换,因此可与氧气产生良好的缓冲作用当氧气中的含氧量过剩时，它可吸收氧并把它储存起来；当氧气中的氧不足时，它又把氧