(4)稀燃氮氧化物催化剂的研究

由于稀燃发动机的高燃烧效率和较低的CO排放,因而稀燃发动机是一项具有吸引力的发动机技术。在稀燃条件下,普通的三效催化剂对削减氮氧化物无效,这就限制了先进的稀燃发动机在轿车上的使用。日本已经有了利用吸附还原型稀燃氮氧化物催化剂的机动车产品。尽管稀燃氮氧化物催化剂的效率通常只有50%,比三效催化剂在等量条件下的转化率低得多,但其前景比较乐观。大连化物所研制的稀散元属In/HZSM-5催化剂在甲烷还原一氧化氮反应中有很高的活性,且在过量氧气存在时可达到100%转化率.

(1)三元催化剂的净化途径

近年来,新生产的汽车多安装了含贵金属的三元催化剂。三元催化剂是通过铂的氧化作用净化HC、CO,通过铑的还原作用净化NOx

的催化剂。

(2)三元催化剂的组成

汽车尾气净化催化剂主要由3部分组成:载体和活性组分和添加剂。

载体:催化剂载体由于其结构的不同,大致可分为整块型和颗粒型两大类。载体通常利用陶瓷或不锈钢材料制成。整块型载体一般使用堇青石(2MgO--2Al2O3+5SiO2),它的耐热性好,并且膨胀系数小,所以耐热冲击。颗粒型载体一般采用化学性能和物理性能比较好的高纯氧化铝(Al2O3),而且它的晶相是过渡型的,并且比表面积较大。

活性组分:活性组分一般使用反应效率较高的铂族金属(贵金属)和难熔无机氧化物的混合浆料,但是反应的选择性则因各种元素而不同,所以要取决于使用的目的和条件来确定活性组分的成分和用量,难熔无机物一般采用Al2O3、SiO2、MgO等。氧化催化剂一般使用铂、钯和各种比例的铂-钯系,也有使用铂-铑系。铂和钯对CO和HC具有大致相同的氧化活性,但是钯的耐热性和铂的耐中毒性都比另一方要强,所以多采用两者的混合物。三元催化剂一般使用铂-钯-铑系,铑对氮氧化物有清除作用。

添加剂:向催化剂中添加各种成分是为了提高催化剂的性能。多采用适量的起稳定作用的金属氧化物及弥散在活性组分内的具有催化活性的金属组成。由于催化剂长时间暴露于高温气体中,加入添加剂的目的是为了提高它的稳定性,使活性氧化铝稳定化,避免发生热解,一般选用的助剂有氧化锆(ZrO)、氧化钛(TiO)、氧化钙(CaO)等,近年来,选用稀土金属氧化物(如铈、镧的氧化物)较多。