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.

(3)稀土催化剂的研究

国外研究者的基本看法是单一的稀土催化剂几乎是没有活性的,而作为贵金属的一种添加剂,则能提高催化剂的性能,其主要是提高催化剂的储氧功能。在应用上,国外目前仅将稀土元素作为贵金属的改性添加剂,不将其作为主体催化剂,当然,也有资源不丰富和技术不成熟两方面的原因,所以至今未将稀土催化剂推向市场。与国外的研究开发结果不同,由于我国具有丰富的稀土资源,并较早从事科研开发工作,国内的科技工作者一直认为,不添加贵金属的稀土催化剂也能用作汽车尾气的三效净化剂,研究开发重点放在纯稀土催化剂或以稀土为基引入少量贵金属的技术方向上。

(1)新型钯催化剂

汽车用三效催化剂活性成分主要由Pt、Pd和Rh组成。Rh是加速NOx还原的活性组元。虽然Pt和Pd同时对CO、HC、NOx反应起催化作用,但是对NOx的还原能力低于含Rh催化剂。目前,Rh在TWC上的需求量几乎超过其可能供应量的一倍。如何在满足日益严格的尾气排放标准的同时,找到Rh的替代元素,具有极大的挑战性。在3种贵金属中,Pd的价格远低于Pt和Rh,而且Pd产量丰富,如何提高Pd对NOx的还原能力成为研究焦点。为解决供应与需求间的矛盾,通常可减少Pt、Rh在单位体积中的负载量。