贵金属催化剂应用状况

在我国普遍使用净化效果好的铂铑基贵金属催化剂装备汽车,在经济上和资源上都不现实。为了解决铂、铑供应与需求间的矛盾,通常可采用减少铂、铑在单位体积中的负载量,广泛使用价格相对便宜的钯,强化贵金属的回收再用及采取非贵金属为基的催化剂4种方法解决。国内外主要开展非贵金属为助催化剂或非贵金属为基的新型催化剂的研究,特别是稀土作为添加剂在降低铂、铑用量,扩大钯基催化剂应用及开发铈基催化剂方面占有独特的地位。我国铂族金属资源匮乏,矿石品位低,回收困难,产量极低,而装备新生产的汽车每年需进口3吨左右的铂族金属,要花费5000万美元。因此研制和开发不使用或少使用贵金属的汽车尾气净化剂及相应的尾气净化装置就成为我国科技界的重大抉择.

贵金属催化剂应用状况

统计数据表明,美、日、欧净化汽车尾气使用的铂铑催化剂(三氧化二铝或陶瓷载体)已形成了7.6亿美元的世界市场。进入20世纪90年代随着西方国家的环保法规的日趋严格,出现了由使用氧化型催化剂向使用三元催化剂、提高催化剂的贵金属含量的方向转变,进而导致铂族金属的用量增多.

据统计,1995年世界汽车工业铂的消费量为60.6t、钯为48.2t、铑为13.4t。昂贵的贵金属价格和紧迫有限的供给使全球汽车工业产生巨大压力.

催化剂的反应效率是否存在上限？

一个催化循环，包括

反应物在体系中的扩散 -->

反应物在催化剂活性位上吸附 -->

反应物化学键断裂，生成中间体 -->

中间体结合出新的化学键，生成产物 -->

产物从催化剂活性位上脱附 -->

产物在体系中的扩散

大部分多相催化剂（反应在溶液或气体里，催化剂是固体），限制住 TOF 的通常都是扩散和表面吸脱附过程。你可以想象加油站，一大堆车等着排队进去加油，加完油还要等着排队出来。

精细有机合成里面常用的均相催化剂（催化剂本身在溶液里），因为不存在表面吸脱附过程，其扩散速率要大得多。但是分子在溶液中仍旧要扩散的。极限情况是扩散瞬间完成，那这时候旧化学键的断裂、新化学键的生成速率将决定 TOF。对于给定的催化反应和催化剂，其反应机理是固定的，因此这个速率应该是上限，不可能更快了。