三效催化劑技術(shù)在汽車尾氣處理中的進(jìn)展

摘要：對(duì)汽車尾氣進(jìn)行處理，使用催化劑反應(yīng)器與循環(huán)技術(shù)，這樣能夠縮減有害物質(zhì)含量。催化反應(yīng)器是在排氣溫度下借助尾氣在催化劑的表層實(shí)行氧化還原反應(yīng)，將尾氣中的有害氣體（如CO、HC等）轉(zhuǎn)化為無害氣體（如二氧化碳等），進(jìn)而縮減了環(huán)境污染。在這篇文章中主要討論的就是三效催化劑在汽車尾氣中的處理辦法，以及使用原理。

關(guān)鍵詞：三效催化劑技術(shù)；汽車尾氣處理；進(jìn)展

伴隨著經(jīng)濟(jì)體制的不斷發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)在不斷增加，所以汽車尾氣受到的限制越來越嚴(yán)格。目前使用的催化劑反應(yīng)器、廢氣在循環(huán)性辦法對(duì)尾氣實(shí)行二次處理、減少有害物質(zhì)含量。這樣的辦法有效、迅速、使用也特別廣泛。催化劑通過使用氧化還原反應(yīng)，將有害氣體變?yōu)闊o害氣體，進(jìn)而將環(huán)境污染縮減。目前為止，三效催化劑已經(jīng)研究到第四代了，而今后的三效催化劑研究熱點(diǎn)則為研發(fā)出金屬合金載體、過渡金屬型催化劑等。

1三效催化劑使用原理

汽車尾氣三元催化轉(zhuǎn)化器里面選用的催化劑為三效催化劑，它有著高活性能、熱穩(wěn)定性能、物理性能，可以同時(shí)將汽車尾氣中的CO、HC等污染物除去，是比較合適我國(guó)汽車尾氣的催化劑。對(duì)有害氣體一般情況下使用催化氧化法進(jìn)行去除，也可以選擇通過催化還原、裂解等方法進(jìn)行去除。在富氧的情況下，一氧化碳能夠完全被氧化，而有些物質(zhì)則不能完全被氧化。一般情況下，工業(yè)選用的催化劑都是在保持穩(wěn)定狀況下實(shí)用的，但是三效催化劑卻不同，它和汽車的架勢(shì)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)工作方式等許多因素有關(guān)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在工作狀態(tài)的時(shí)候，空燃比會(huì)產(chǎn)生變化，污染物不會(huì)同時(shí)被去除。催化用處的核心就是催化劑，催化劑定義為一種可以改變化學(xué)反應(yīng)速率而自身在化學(xué)前后不變的物質(zhì)。催化劑改變不了化學(xué)反應(yīng)，也不能阻礙熱力學(xué)反應(yīng)實(shí)行下去。催化劑和反應(yīng)物會(huì)生成不穩(wěn)定的化合物，只會(huì)改變反應(yīng)途徑，降低活化能。因此，催化劑能夠讓熱力學(xué)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下有著較低的活化能，進(jìn)而讓化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)展加速。汽車尾氣凈化辦法是伴隨著汽車尾氣排放法律的嚴(yán)格而漸漸發(fā)展起來的技術(shù)，機(jī)外的凈化可以有效的把控汽車尾氣排放，研究重點(diǎn)集中在催化凈化上面，催化劑還是讓凈化達(dá)到效果的主要因素。

2三效催化劑的組成與特征

在汽車尾氣中三效催化劑重要是由載體、涂層、助劑和活性成分構(gòu)成。三效催化劑的載體要是為了承載催化活性組分的材料，它的用處是：（1）可以提供合適孔結(jié)構(gòu)；（2）提升催化劑的穩(wěn)定性能；（3）讓催化劑擁有機(jī)械強(qiáng)度；（4）和活性一起作用變?yōu)樾碌幕衔?；?）節(jié)約使用活性組分的用量。汽車尾氣的催化劑載體有兩種，一種是氧化鋁顆粒，一種是涂覆過薄層的金屬。氧化鋁表面積大、貴金屬載體等特點(diǎn)，在排氣情況下，性能比較穩(wěn)定，容易獲得，有適當(dāng)?shù)目捉Y(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在大多數(shù)情況下三小催化劑的載體是整體式蜂窩型，有著很多薄壁平行小道構(gòu)成，氣流阻力也不大，無磨損、耐高溫等特點(diǎn)。三效催化劑的涂層是在載體表面附著，提供著助劑的較好的催化環(huán)境。三效催化劑的助劑自身沒有什么活性，可是加入以后就可以大大的提升催化劑性能、熱抗穩(wěn)定性等特點(diǎn)。三效催化劑的活性組分的組配可以顯示一種互助協(xié)同效應(yīng)，組合催化劑高于任何一種單份催化劑。

三效催化劑的特性是起燃溫度性能、空燃比特性能。將汽油和供給發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣被定義為空燃比，催化劑的催化性能與空燃比有著很大的關(guān)系。三效催化劑需要發(fā)動(dòng)機(jī)比理論上發(fā)揮出的效率還要大，操作窗口和三效催化劑性能成正比關(guān)系。溫度特性就是指一些有害成分在濃度和空速狀態(tài)下，凈化率伴隨著溫度的變化而變化的狀況。起燃溫度是當(dāng)溫度在轉(zhuǎn)化率為50%的情況下，三效催化劑起燃性能的重要指標(biāo)。起燃的溫度低，說明催化性能好。尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)的情況下，起燃溫度低，排放出來尾氣多，只有催化劑起燃溫度夠低，才可以將尾氣有效的轉(zhuǎn)化。

3汽車催化劑發(fā)展方向

國(guó)外很多國(guó)家已經(jīng)廣泛研究出高效性能的三效催化劑，提出了一些標(biāo)準(zhǔn)要求，向著超低排放以及零排放的方向發(fā)展，我們國(guó)家已經(jīng)頒布并且實(shí)施了新排放法規(guī)，可是因?yàn)槲覀儑?guó)家研究三效催化劑的時(shí)間有一些晚，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)催化劑并沒有被大規(guī)模的使用，能夠看出我們國(guó)家凈化催化劑的前景是十分廣闊的。汽車尾氣三效催化劑的研究開發(fā)涉及到化工、液體力學(xué)等許多學(xué)科，可是其中催化劑的研發(fā)與制備是主要的，尤其是開發(fā)我國(guó)資源富饒的稀土車作為催化劑，能夠縮減我們國(guó)家資源匱乏的金屬使用量，找出復(fù)合催化劑去凈化尾氣的順序，是以后研究的主要目標(biāo)。燃機(jī)新技術(shù)的發(fā)展和有關(guān)技術(shù)在汽車環(huán)保范圍內(nèi)的使用，給汽車排放技術(shù)的提高、三效催化劑能活性提供了改善的技術(shù)基礎(chǔ)。三效催化劑的研發(fā)應(yīng)該從影響因素著手，影響因素主要有配方、空燃比等。研發(fā)新型三效催化劑可以降低催化劑成本、耐高溫性能、起燃溫度。所以若是要將性能良好的催化劑開發(fā)出來，就應(yīng)該先去懂得催化劑失活緣由和怎樣進(jìn)行改性。我國(guó)研發(fā)出來的三效催化劑主要有下面幾個(gè)問題：（1）我國(guó)路況和國(guó)外差別大，汽車的平均時(shí)速低，排放的污染物主要有HC與CO；（2）我們國(guó)家燃油質(zhì)量需要提高，燃油里面鉛、硫含量高，在研發(fā)的時(shí)候需要考慮抗中毒的問題；（3）我們國(guó)家沒有貴金屬礦藏，只能依靠國(guó)外進(jìn)口，可是我們國(guó)家稀土資源豐富，我們國(guó)家應(yīng)該著眼開發(fā)添加貴金屬稀土催化劑。我們國(guó)家對(duì)三效催化劑研究主要有：研究稀燃型、單把型、非貴金屬型等催化劑，以及研發(fā)三效催化劑的制備辦法和性能。

4結(jié)語

三效催化劑是現(xiàn)在有效控制汽車排放污染物的方法之一，對(duì)于三效催化劑的研究應(yīng)該和我們國(guó)家的實(shí)際狀況聯(lián)系，然后進(jìn)行更深的了解對(duì)三效催化劑主要成分、物質(zhì)結(jié)構(gòu)以及進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)原理，通過科學(xué)性制備辦法，才能夠?qū)⑷Т呋瘎┳兊酶?。可是由于催化劑制造的區(qū)別很大，這就導(dǎo)致了研制催化劑進(jìn)程的困難，現(xiàn)在對(duì)我們國(guó)研究者的工作依舊任重而道遠(yuǎn)。