汽车尾气三效催化剂简介.pdf

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1、第22卷第1期广州环境科学Vol.22，No.1202007年3月GUANGZHOUENVIRONMENTALSCIENCESMar.2007汽车尾气三效催化剂简介谭镜明（广州珠江化工集团有限公司研究所，广州510385）摘要文章综合了相关资料，比较详细介绍了汽车尾气三效催化剂的载体、涂层、活性组分和主要助剂，并指出三效催化剂研究、应用的发展趋势。关键词汽车尾气三元催化转化器三效催化剂稀土金属纳米材料汽车排放尾气污染物是约100多种成分的混合金属催化剂尤为重要。物，主要有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧

2、目前车用催化转化器的催化剂载体基本上是整化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、微细颗粒物（Pb化合体式的。整体式载体由许多薄壁平行小通道构成，其物、炭黑、油雾等）、二氧化碳（CO2）、甲醛（HCHO）、丙气流阻力小、几何表面积大、无磨损、耐高温、催化转[1]35[5]烯醛（CH2CHCHO）等。全球汽车每年排放20亿t化率高。最常用的材料为整体蜂窝状堇青石陶瓷[2]CO、4亿tHC、2亿tNOx，因此汽车尾气净化催化剂（2MgO·2Al2O·35SiO2）。[3]3作为控制汽车污染的主要手段之一而受普遍重视。2.2

3、涂层1三效催化剂涂层附着于载体表面，提供大比表面来附着贵[6]金属或其他催化成分的良好催化环境。涂层材料三效催化剂（Three-WayCatalyst，TWC）是汽车通常采用酌-Al2O3，因其有很强吸附能力和大比表尾气三元催化转化器里使用的催化剂，它具有高活性、面，但高于1000℃时不稳定，会相变成比表面很[4]高选择性、高热稳定性、良好物理性能，能同时净化2小（＜10m/g）的琢-Al2O3，从而使催化剂活性下降。尾气的CO、HC和NOx等有害物，因此在当今汽车尾为了防止酌-Al2O3高温劣化，通常加入Ce、

4、La、Ba、[1]36气催化剂市场上有绝对优势，其反应机理如下：Sr、Zr等稀土或碱土元素氧化物作为助剂。2CO+O2→2CO22.3活性组分4HmCn+（m+4n）O2→2mH2O+4nCO2（8n+2m）NO+4HmCn→（4n+m）N2+2mH2O+4nCO2按活性组分来分，三效催化剂可分为贵金属催2NO+2CO→N2+2CO2化剂和非贵金属催化剂2类。4NH3+5O2→4NO+6H2O2.3.1贵金属催化剂随着对CO、HC和NOx排放的控制，贵金属铂2三效催化剂组成（Pt）、铑（Rh）、钯（Pd）因其对C

5、O、HC、NOx的转化有三效催化剂主要由载体、涂层、活性组分和助剂很好活性和选择性、较低起燃温度，因而在国外被广[7]4部分组成。泛用作三效催化剂，但贵金属价格很高且Pt、Rh资[8-9][10]源缺乏，从而增加了汽车成本。2.1载体20世纪90年代初，利用Pt、Rh和Pd间的积极载体主要是用来承载催化活性组分的材料，其协调作用而研制出新一代Pt-Ph-Pd三效催化剂，使作用是提供有效表面和合适孔结构；使催化剂获得催化剂性能有明显改善。经典三效催化剂Pt-Rh/一定机械强度；提高催化剂热稳定性能；与活性组分CeO

6、2·酌-Al2O3在氧化CO和CH的同时还将NOx还作用而形成新的化合物；节省活性组分用量，这对贵收稿日期：2006-06-22，修改稿收到日期：2007-01-2222卷1期汽车尾气三效催化剂简介21[11]原除去。提高NO转化率；④其强储放氧能力使其能提高催Pd比Pt、Rh有更丰富资源且价格较低、良好的化剂活性；⑤提高催化剂抗中毒能力；⑥提高催化低温活性及催化氧化活性、抗高温烧结性，有利于降剂载体机械强度，具有稳定晶型结构和阻止体积收低成本、提高催化剂寿命，并在某些性能上超过Pt、缩的双重作用。Rh，因此全P

7、d催化剂成为三效催化剂发展的一个CO在添加剂CeO2表面上的吸附存在以下反应[12][3]6重要方向。机理（琢表示活性中心）：2.3.2非贵金属催化剂CO+琢=CO琢以非贵金属化合物取代或部分取代催化剂中的H2O+Ce2O3=2CeO2+H2贵金属，以降低催化剂的昂贵成本。CO琢+2CeO2=CO2+Ce2O3+琢非贵金属氧化物添加物中常见的是稀土氧化2）提高贵金属催化剂热稳定性。[13]物。不同稀土氧化物的添加剂和添加量对催化剂3）延缓酌-Al2O3向琢-Al2O3的高温相变，增强的作用不同，大多数稀土氧化物都

8、能提高贵金属催Al2O3的热稳定性。[14]化剂活性，具有助催化作用。稀土复合氧化物催化4）与贵金属相互作用以改善三效催化剂性能。剂La-Co/酌-Al2O3有优良的CO氧化性能并有一定加入Ce有利于Pt吸附氧能力、降低起燃温度。的NO还原活性。2.4.2镧纳米稀土三效催化剂是结合纳米材料高表面活镧（La）也是常用的汽车尾气催化助剂，主要以性与稀土催化助剂的特点，将稀土催