负载型汽车尾气催化剂简介2.pdf

第 7 卷第 3 期 环境科学进展 V o l. 7 , N o. 3 1 9 9 9 年 6 月　　　A DV AN CE S IN EN V IRONM EN TA L SC IEN CE 　　　J un. , 　 19 9 9 负载型汽车尾气催化剂简介 李英实 　 陈宏德 ( 中国科学院生态环境研究中心, 北京 100085) 摘　要 本文就近年来对负载型汽车尾气催化剂的研究进展进行综述, 侧重说明其组成配方, 性 能的影响因素, 及相关的结构研究。讨论了催化剂制备工艺, 添加剂的作用, 催化剂种类, 催化 剂失活原因和表征方法。 关键词: 汽车尾气　催化剂　组成　结构　性能 一、汽车尾气净化催化剂发展的简要回顾 汽车排放废气中含有 、 、 及碳烟微粒等污染物, 是形成空气污染的主要来 N O x H C CO 源之一, 尤其是在一定的气象条件下, 受强烈的紫外线照射后, 产生一种复杂的光化学反 应, 生成一种新的二次污染物——光化学烟雾, 造成公害, 空气能见度降低, 致使居民呼吸 困难, 头疼, 恶心, 影响人类健康。 1959 年美国加州颁布第一个汽车排放标准, 日本和欧洲也相继效仿。美国、日本、欧 洲 70 年代起, 已大量采用催化转化器来控制汽车尾气排放。起初汽车使用的催化剂主要 是对 CO 和H C 催化净化的氧化型催化剂,N O X 则采用机内控制, 废气再循环, 推迟点火 提前角等办法。更严格的排放法规的出现要求催化剂不仅能氧化CO 和H C , 同时也能还 原N O X 。早期曾使用还原型催化剂与氧化型催化剂串联, 补给二次空气的方法, 首先还原 N O X , 再在富氧环境下氧化H C 和CO , 但是还原阶段容易生成氨气, 氧化阶段会发生氨气 被氧化成N O X 等副反应, 不能达到满意的效果, 很快被三效催化剂(TW C ) 所代替。在理 [ 1 ] 论当量环境下, 铂铑催化剂可以还原N O X 而不生成大量的氨气 , 同时又能氧化 CO 和 H C , 氧气传感器的出现推动了三效催化剂的发展和推广使用, 氧气传感器可随时测定排 气中氧的浓度, 产生一个随空燃比而变化的电讯号输入电子控制装置推动执行元件, 控制 燃烧, 使催化剂可以在理论空燃比条件下发挥三效作用, 贵金属催化剂在理论空燃比条件 下可以同时净化三种有害气体, 达到最佳的净化效果。 随着世界汽车保有量的增加, 各国的排放标准也越来越严格, 对汽车排放技术的研究 也渐趋深入; 1997 年, Tw igg 提出汽车尾气排放控制的研究重点是三效催化剂和冷起动 [2 ] 策略 。 北京地区已经公布了有关汽车排放控制的新的环境保护措施, 北京地方标准DB 11 1051998《轻型汽车排气污染物排放标准》, 由北京市技术监督局批准, 发表, 实施。为减少 3 期　　　　　　　　　　　　李英实等: 负载型汽车尾气催化剂简介　　　　　　　　　　　　 53 新车污染排放, 自1999 年 1 月 1 日起凡销往北京地区的和在京申领牌照的轻型汽车必须 符合本排放标准要求, 否则不准在京销售, 不上牌照。 国外使用的催化剂是 P t , P d, R h 等贵金属催化剂, 美国 1985 年用于汽车排气净化 催化剂的贵金属达 36. 39 , 其中 25. 22 , 9. 17 , 1. 96 , 鉴于贵金属价格昂贵且 t P t t P d t R h