- 主题:目前国内车用催化器研究的焦点
对稀燃条件下汽车尾气催化净化是有关汽车排污控制的世界性难题。由于发动机在稀燃条件下工作时,空燃比远大于理论值,燃烧充分,提高燃油经济性,其排放的污染物中CO和HC的含量大幅度下降,但富氧使得尾气中O2及NOx含量较高。目前的铂族金属三效催化剂不适用氧过量条件下的尾气净化,在富氧下NOx还原性能大幅度降低,因而研究稀燃(富氧)条件下的催化净化技术成为控制汽车尾气污染排放的关键技术之一。并且稀燃条件下的催化净化技术对柴油车、压缩天然气和液化石油气车的尾气排放控制也可提供相应的技术平台。
目前,世界各国均是以铂族金属(铂、钯、铑等)或铂族金属与稀土为活性组份,其中铂族金属用量1.5克~2.5克/升。全球每年在汽车催化剂上耗用铂、钯、铑152.1吨,占总消耗量的58.9%。为降低催化剂生产成本,部分取代或全部取代铂族金属的三效催化剂成为近年来研究发展趋势。
近年来,我国以研究、开发低含量铂族金属稀土基三效催化剂为主,工作集中在尽量降低铂族金属含量上,目前铂族金属含量已降至1g/L左右。但由于我国铂族金属资源非常短缺,每年都需花费大量的外汇进口铂族金属;并且近年来国际市场铂族金属价格上涨迅猛,因此研究进一步降低铂族金属用量和以稀土为主,添加其它贱金属氧化物制成非铂族金属汽车尾气净化催化剂已成为当今世界各国研究的重要方向之一。
针对国内燃油稀燃条件和汽车尾气排放的特点,研制开发具有自主知识产权的非铂族金属汽车尾气净化催化剂及配套技术,主要分为以下6个方面:
1) 纳米稀土基复合催化剂活性组分和助剂的制备技术
汽车尾气净化催化剂的制备关键技术一是配方,二是工艺。近年来在非铂族金属催化剂上最终确定了几种较为成熟的、三效催化性能较好的催化剂配方。如Ag系列、Au系列催化剂等,这几种催化剂已显示出良好的开发应用前景。同时为给催化剂提供良好的催化环境,并提高催化剂的高温稳定性与使用寿命,我们现已将纳米粉体制备技术等先进技术用于制备活性组分与涂层助剂,由于纳米粉体的尺寸效应,使得催化剂、活性涂层助剂组分更容易达到均质、稳定。其中对活性涂层中应用广泛的Ce-Zr粉体的研究较为深入。我们对包括Ce-Zr在内的二元和二元以上的复合稀土纳米粉进行了多年的研究,已经对产品的纯度、晶相、粒度、比表面积等方面能进行严格的控制,并具有一定的产业规模。所得活性涂层Ce-Zr粉体高温老化后比表面仍保持25m2/g以上,对催化剂的催化能力与高温稳定性起到了很大促进作用。但仍需对复合纳米粉的修饰与稳定性进行更深入的研究,进一步提高其储氧能力与高温老化后的比表面积。
2) 催化剂的活性涂层涂覆工艺
涂层的涂覆工艺对涂层材料的热稳定性和抗热冲击能力有直接的影响,最终影响到催化剂的稳定性和使用寿命。通过对涂层的多种涂覆方法进行考察后,建立了独特的真空多层渐变涂覆技术和热处理工艺,增加催化剂体系的热稳定性和抗热冲击的能力,延长催化剂的使用寿命。使涂层与蜂窝载体之间的结合更为紧密,大幅度提高了涂层的热稳定性和抗热冲击能力。按此方法制备的催化剂经高温老化试验后仍保持较高的活性,显示了良好的应用前景。
3) 催化剂热稳定性及抗中毒能力等各种性能评价
主要针对国内燃油中苯系物、不饱和烯烃和硫含量相对较高的特点,提高催化剂抗中毒能力,延长使用寿命。在对催化剂进行评价时,引入苯系物、烯烃以及SO2,发现制得的非铂族金属催化剂具有较好的适应性和抗中毒能力。
4) NOx在富氧条件下消除的研究
针对稀燃条件下尾气排放中NOx含量高,CO、HC含量低的特点,重点解决NOx在富氧条件下的消除。在研究中发现NOx在表面吸附而形成的过渡态化合物除部分分解外,还可增加催化剂对CO、HC的氧化能力,利用具有特定组成和结构的稀土基复合体系,通过吸附、热分解和选择性还原达到对NOx的消除。
5)冷启动时排污控制的研究
根据欧洲标准测试,冷启动前200秒排放的CO和HC可占总排放量的60~80%。因此应尽可能提高催化剂的活性,降低起燃温度,有效解决冷启动排污。为了彻底摆脱铂族金属,利用过渡金属离子选择性部分替代稀土基ABO3复合体系得到非铂族金属稀土基催化剂,提高了催化剂的活性,降低起燃温度,解决在冷启动时汽车排污严重的问题。并使在高温下CO、HC的氧化速率与NOx的还原速率相匹配。但该催化剂高温稳定性尚需进一步提高与完善。
6)在高温、大空速条件下对催化剂中稀土与其他组分的协同效应机理、反应机理及催化反应动力学进行研究,加深对反应的理解,利用计算机技术建立合适的模型,为进一步设计和制备性能更为优异的催化剂奠定基础。
非铂族尾气净化催化剂或者低铂族贵金属含量催化剂的研究开发,可以为打破国外技术与产品垄断,提高我国尾气净化器的市场竞争力创造有利的前提条件。可以有效地将我国的稀土资源优势转化为技术优势和经济优势,开拓新的经济增长点,带动高新技术产业群的发展,提升我国在国际上的竞争力,具有十分重要的战略意义。
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re
【 在 comewith (好好陪你) 的大作中提到: 】
: 对稀燃条件下汽车尾气催化净化是有关汽车排污控制的世界性难题。由于发动机在稀
燃条件下工作时,空燃比远大于理论值,燃烧充分,提高燃油经济性,其排放的污染物
中CO和HC的含量大幅度下降,但富氧使得尾气中O2及NOx含量较高。目前的铂族金属三
效催化剂不适用氧过量条件下的尾气净化,在富氧下NOx还原性能大幅度降低,因而研
究稀燃(富氧)条件下的催化净化技术成为控制汽车尾气污染排放的关键技术之一。并
且稀燃条件下的催化净化技术对柴油车、压缩天然气和液化石油气车的尾气排放控制也
可提供相应的技术平台。
: 目前,世界各国均是以铂族金属(铂、钯、铑等)或铂族金属与稀土为活性组份,其中
铂族金属用量1.5克~2.5克/升。全球每年在汽车催化剂上耗用铂、钯、铑152.1吨,占
总消耗量的58.9%。为降低催化剂生产成本,部分取代或全部取代铂族金属的三效催化
剂成为近年来研究发展趋势。
: 近年来,我国以研究、开发低含量铂族金属稀土基三效催化剂为主,工作集中在尽量
降低铂族金属含量上,目前铂族金属含量已降至1g/L左右。但由于我国铂族金属资源非
常短缺,每年都需花费大量的外汇进口铂族金属;并且近年来国际市场铂族金属价格上
涨迅猛,因此研究进一步降低铂族金属用量和以稀土为主,添加其它贱金属氧化物制成
非铂族金属汽车尾气净化催化剂已成为当今世界各国研究的重要方向之一。
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恩
本科毕业的时候就搞稀土氧化物来着
【 在 comewith (好好陪你) 的大作中提到: 】
: 对稀燃条件下汽车尾气催化净化是有关汽车排污控制的世界性难题。由于发动机在稀燃条件下工作时,空燃比远大于理论值,燃烧充分,提高燃油经济性,其排放的污染物中CO和HC的含量大幅度下降,但富氧使得尾气中O2及NOx含量较高。目前的铂族金属三效催化剂不适用氧过量条件下的尾气净化,在富氧下NOx还原性能大幅度降低,因而研究稀燃(富氧)条件下的催化净化技术成为控制汽车尾气污染排放的关键技术之一。并且稀燃条件下的催化净化技术对柴油车、压缩天然气和液化石油气车的尾气排放控制也可提供相应的技术平台。
: 目前,世界各国均是以铂族金属(铂、钯、铑等)或铂族金属与稀土为活性组份,其中铂族金属用量1.5克~2.5克/升。全球每年在汽车催化剂上耗用铂、钯、铑152.1吨,占总消耗量的58.9%。为降低催化剂生产成本,部分取代或全部取代铂族金属的三效催化剂成为近年来研究发展趋势。
: 近年来,我国以研究、开发低含量铂族金属稀土基三效催化剂为主,工作集中在尽量降低铂族金属含量上,目前铂族金属含量已降至1g/L左右。但由于我国铂族金属资源非常短缺,每年都需花费大量的外汇进口铂族金属;并且近年来国际市场铂族金属价格上涨迅猛,因此研究进一步降低铂族金属用量和以稀土为主,添加其它贱金属氧化物制成非铂族金属汽车尾气净化催化剂已成为当今世界各国研究的重要方向之一。
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