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７８ 广东化工 ２０１４年第２３期 ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ 第４ｌ卷总第２８９期 汽车尾气催化转化器的研究进展 高翔，刘坤，王海东 （东华理工大学江西省质谱科学与仪器重点实验室，江西南昌３３００１３） ［摘 嘤瑚ｌ今，随着人们生活水、Ｆ的４ｉ断提高，城市里汽车的数量ｊＥ在以惊人的速度增长，但随之而来也有‘魑不容忽视的环境问题。但是 由ｒ发动机内部燃料的不完令燃烧，有许多燃烧不充分的产物如ｃＯ，Ｈｃ，ＮＯｘ等颗粒物，这些污染物对空气质量和人类健康都有非常不利的影响。 文尊给出ｒ Ｈ前常川汽车垲‘ｅ净化催化的机理，同时也讨论了汽车尾气净化催化剂及其载体的研究进展，催化转化器类型及其局限性，展望了 汽乍尾气净化催化剂的发腱，Ｊ．向。 ［关键㈨尾４讨｜｜ｊ放：ｆ｛｜ｉ化转化器：净化；催化剂 【中图分类号］ＴＱ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００７一１８６５（２０１４）２３一００７８．０２ Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ＣｏｎＶｅｒｔｅｒ Ｇａｏ Ｘｉａｎ＆Ｌｉｕ Ｋｕｎ，Ｗａｎｇ Ｈａｉｄｏｎｇ （Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｏｗａｄａｙｓ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｅ叩Ｉｅ’ｓ ｌｉｖｉｎｇ ｓｔａｎｄ删，ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃａｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｉｔｙ ｉｓ ｇｆｏｗｉｎｇ ａｔ ａ ａｌａｍｌｉｎｇ ｒａｔｅ，ｔｈｅｎ ｓｏｍｅ ｅｎｖｉｍｎｍｅｎｔ“ ｐｒｏｂＩｅｍｓ ａｌｓｏ ｎｏｔ ａ１１０ｗｓ ｔｏ ｉｇｎｏｒｅ．Ｂｕｔ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉＩｌｅ ｉｎｔｅｍａｌ ｍｅｌ，ｔｈｅ陀ａｒｅ ｍａｎｙ ｉｎａｄｅｑｕａｔｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ＣＯ，ＨＣ，Ｎ０ｘ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｐａｆｔｉｃｌｅｓ，ｍｅｓｅ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｈａＶｅ ａ ｎｅｇａｔｉＶｅ ａｆｒｅｃｔ ｔｏ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ｈｅａｌｔｈ．Ｔｈｅｓｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｌｌｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｐｕｒｉ母ｉｎｇ ｃａｔａｌ”ｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａＩｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒ０掣ｅｓｓ ｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｐ嘶ｆｉｃａｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔ ａｎｄ ｉｔｓ ｃａ丌ｉｅＬ ｃａｔａＩ”ｉｃ ｃｏｎＶｅｎｅｒ ｔｙｐｅ粕ｄ ｉｔｓ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ， ａｎｄ ａｌｓｏ ｌｏｏ虹ｎｇ ｆｏｎＶａｒｄ ｔｏ ｔｈｅ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｐｕｒｉｎｃａｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｅｘｈａｕｓｔ； ｃａｔａｌ”ｉｃ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ： ｐｕｒｍｃａｔｉｏｎ： ｃａｔａｌｙｓｔ 由于发动机内部的燃烧不充分，有许多不完全燃烧的物质， 水（Ｈ２０，１０ ｖ０１．％） 二氧化碳（Ｃ０２，ｌ Ｏ ｖ０１．％） 氧（０２，０．５ ｖ０１．％） 在普通发动机工作条件下产生气体的主要成分主要为： ‘氧化碳（ＣＯ，０．５ ｖ０１．％） 此外还有铅、二氧化硫等有害物质，它们对人体的健康以 及动植物的生存构成了巨大的危害（见表１）。 未燃烧的烃类（ＨＣ，３５０ｖｐｐｍ） 氮氧化物（ＮＯｘ．９００ｖｐｐｍ） 氢（Ｈ２０．１７ ｖ０１．％） 表１汽车尾气污染物的危害 ！！！：！！！！垒璺ｊ型２１∑！坚ｉ！！！：些：：坠Ｐ２１１竺堡２１ 组分 危害 ＣＯ 吸入人体的ｃＯ与血红蛋白结合导致人体缺氧，甚至引起窒息；长期摄入会引起慢性中毒 ＨＣ 其化合物有致癌作用，并强烈刺激眼睛和呼吸器官：与ＮＯｘ一起在太阳的光能作用下产生光化学烟雾，严重时 ＮＯｘ Ｓ０２ Ｐｂ 使人麻痹中毒 高浓度的Ｎ０引起中枢神经瘫痪及痉挛，Ｎ０２引起人体中毒，与Ｈｃ一起产生光化学烟雾 它是形成酸雨的主要成分，严重污染河流、湖泊等水系，殃及野生动物的安全、破坏生态系统的自然酸碱平衡 血液铅含量过高．影响儿童的身体和智力发展，还可引起高血压及心血管疾病 通过对发动机的结构改善设计、燃料预处理、替代燃料的 使用、燃料添加剂、尾气处理等许多替代技术可以有效降低发 动机的尾气排放水平。本文将概述目前用于汽车尾气净化催化 的机理，同时也讨论了汽车尾气净化催化剂及其载体的研究进 展及其局限性，展望了汽车尾气净化催化剂的发展方向川。 ｌ汽车尾气催化净化机理 共同作用形成Ｎ：或Ｎ２０和吸附态氧的机理。同样，在这种情况下， 不需要空穴。 ２催化转化器 催化转化器是由一个居住在美国的法国籍机械工程师和催 化炼油方面的专家Ｅｕｇｅｎｅ Ｈｏｕｄｒｙ发明的（如下图所示），在当时 这个领先的想法就获得了专利（ＵＳ２７４２４３７）悼Ｊ。 １．１催化净化ＣＯ和ＨＣ的机理 早期的研究认为Ｃ０在铂的表面氧化是一个结构不敏感反 应，其过程遵循Ｌａｎｇｍｉｕ卜Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ动力学。但是，当ＣＯ 从低浓度向高浓度快速过渡时，上述理论不能很好的预测某些 实验结果。Ｌｙｎｃｈ睇Ｊ对此作了详细的综述Ｅｎｇｅｌ指出这个机理包 括氧的化学解离和Ｃ０的分子吸附。此外，Ｃｌｅｕｄｅｌｐｌ在ＣＯ和 ｃｃｏ：催化氧化的研究中，根据电导率的测定肯定了氧化物中晶 格阳离子参与反应。 １．２催化净化Ｎ０的机理 ＮＯ在ＴｗＣ中二ｌ：要是通过Ｃ０还原成无污染的Ｎ２，机理解释 二ｔ要有三种，其中通常认为：ｃＯ与ＮＯ吸附在催化剂上，ＮＯ分 解出一个氮原予和－个氧原子，氮原子重新组合形成Ｎ２，或者 与另一个吸附的ＮＯ形成Ｎ２０或Ｎ２，在催化剂表面留下一个氧原 子，吸附的ｃＯ和氧原子反虑生成ｃ０２气体。 Ｋｌｅｉｎ【４Ｊ和Ｂａｎｓｅ【５】提出了双分子反应模型，吸附的Ｎ０的分界 不需要。一个贵金属孔穴，只需要吸附的ＣＯ来完成，并且生成Ｃ０２ 及吸附态的氮原子。Ｋｕｄｏｌ６Ｊ和ＣｈｏＩ¨提出了两个吸附的ＮＯ分子 图ｌ催化转化器解剖图 Ｆ唔１ Ａｎａｔｏｍｙ ｏｆ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ［收稿｝Ｉ期］２０１４一１０—２９ ［基金项目］长江学者和创新团队发展计划项目（ＩＲＴｌ３０５４），江西省“赣鄱英才５５５工程”（赣才字【２０ｌｌ】ｌ号）资助 ［作者简介］ 万方数据 高翔（１９８９一），男，ＬＵ东人，硕』：研究生，主要研究方向为电子科学与仪器。 万方数据 汽车尾气催化转化器的研究进展 作者： 高翔， 刘坤， 王海东， Gao Xiang， Liu Kun， Wang Haidong 作者单位： 东华理工大学江西省质谱科学与仪器重点实验室,江西南昌,330013 刊名： 英文刊名： 广东化工 Guangdong Chemical Industry 年，卷(期)： 2014,41(23) 参考文献(8条) 1.Ronald M.Heck;Robert J.Farrauto Automobile exhaust catalysts 2001(221) 2.LynchDT;Wanle SE OscillationsduringCo oxidation ovet supported metal catalysts:I influence of catalyst historyon activity 1984(02) 3.米纳切夫xM 稀土在催化中应用 1987 4.Klein R L;Schwart Z S B;Schwartz L D Kinetics of the nitric oxide carbonmonoxidereaction on cleanphtinnm:Steadystate rates 1985(23) 5.Banse B A;Wickham D T;Koel B E Transient kinetic studies ofthe catalytic reduction of NO by CO on plati-snm 1989(01) 6.Kud0 A;Steinberg M;Bard A Reduction at 300KofNO by CO over platinum catalysts[J].J 1990(02) 7.ChoBKJ 1992(138) 8.Chirag Amin;Pravin P.Rathod Catalytic converter based on nonnoblematerial 2012(02) 引用本文格式：高翔.刘坤.王海东.Gao Xiang.Liu Kun.Wang Haidong 汽车尾气催化转化器的研究进展[期刊论文]-广东化工 2014(23)