汽車尾氣催化凈化過程綜述

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1、汽車尾氣催化凈化過程綜述（東南大學(xué)南京211189）摘要：本文從汽車尾氣催化凈化過程簡介、催化劑的選擇與評價、催化劑的制備方法、催化凈化原理和機理、催化凈化動力學(xué)和催化凈化裝置的選擇和設(shè)計六個方面來說明汽車尾氣催化凈化的過程，其中包含了最新的汽車尾氣催化動力學(xué)進展。關(guān)鍵詞：汽車尾氣；催化劑；催化機理；催化動力學(xué)AreviewaboutcatalyticpurificationofautomobileexhaustChuanxianXin112232（Southeastuniversity,Nanjing,211189）Abstract:Thispaperisasummarizeaboutt

2、hecatalyticpurificationofautomobileexhaust,whichcontainssixaspects,asfollows,thebriefdescriptionaboutthecatalyticpurificationprocessofautomobileexhaust,theselectionandevaluationofcatalyst,thepreparationmethodsofcatalyst,catalyticcleaningprincipleandmechanism,theelectionanddesignofcatalyticpurifica

3、tionequipments.Italsoincludesthelatestcatalytickineticprogress.Keywords:automobileexhaust,catalyst,catalyticmechanism,catalytickinetic18隨著汽車業(yè)的發(fā)展，由汽車排出的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物和固體微粒對大氣造成越來越嚴(yán)重的污染。研究表明[1]：大城市中40%以上的NOx、80%以上的CO和70%以上的HC來自于汽車尾氣污染。由這些污染物產(chǎn)生的酸雨和光化學(xué)煙霧對人類賴以生存的環(huán)境造成巨大危害。因此，汽車尾氣的凈化已受到全球范圍內(nèi)的高度重視，而采用催化凈

4、化技術(shù)進行汽車排氣后處理是目前減少汽車排放污染的主要措施，這種措施能將汽車尾氣中的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和氮氣，將其對環(huán)境的影響降到最低。最近的研究表明[2]：不僅汽車尾氣中的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物會對人類的健康造成威脅，尾氣中的顆粒物（PM）也是對人類健康產(chǎn)生危害的另一大因素。因此，有效控制顆粒物的排放，特別是PM2.5的排放，這對汽車尾氣后處理技術(shù)提出了更高的要求。綜上所述，汽車尾氣催化凈化過程對人類的健康有重大的意義，也是各國爭相研究的領(lǐng)域之一，我國在汽車尾氣催化凈化方面起步較晚，催化凈化技術(shù)與發(fā)達國家相比還有一定的差距。因此，研究汽車尾氣催化凈化技

5、術(shù)對我國來講尤為重要。一、汽車尾氣催化凈化過程簡介1.1汽車尾氣中氣體成分的催化凈化過程簡介汽車尾氣的催化凈化技術(shù)的研究始于20世紀(jì)50年代，汽車尾氣的催化凈化是利用化學(xué)催化劑，將有害成分CO、HC和NOx進行化學(xué)反應(yīng)，將它們轉(zhuǎn)化為無害的CO2、H2O和N2。要求這種催化凈化處理方法能在廣泛的溫度范圍內(nèi)將排氣中的有害排放物降至最低，在一些排放法規(guī)要求較嚴(yán)的國家生產(chǎn)的車輛上均安裝了含有這種催化凈化技術(shù)的裝置。1.1.1汽車尾氣催化凈化機理簡介汽車尾氣催化凈化方法從機理上可以分為以下三種[3]：（1）催化氧化法通過一段氧化型催化劑床，利用排氣中殘留的或另外供給二次空氣中的氧氣，使尾氣中的CO、

6、HC完全氧化生成CO2、H2O，此法不能除去NOx。其反應(yīng)過程如下：18（2）催化還原法通過一段還原型催化劑床，利用排氣中的CO、HC和H2等作為還原劑，使氮氧化物還原成N2。其反應(yīng)過程如下：（3）三元催化凈化法這是使用同時具有氧化、還原性能的三元催化劑凈化處理CO、HC、NOx的一種方法。其反應(yīng)過程如下：對三元催化反應(yīng)來說，最重要的是需要保持比較精確的空燃比。因為三元催化凈化法雖然可同時除去CO、CH、NOx，但要使三種有害成分同時有高的凈化率，必須將空燃比值控制在一定范圍內(nèi)。1.1.2催化劑簡介汽車尾氣催化凈化反應(yīng)中所選用的催化劑，按化學(xué)反應(yīng)機理可將催化劑分為氧化催化劑、還原催化劑和三

7、元催化劑三種。氧化催化劑能促進CO和HC的氧化反應(yīng)；還原催化劑能促進NOx的還原反應(yīng)；三元催化劑能在理論空燃比為中心的某一狹小范圍內(nèi)同時促進CO和HC氧化反應(yīng)及NOx的還原反應(yīng)。按催化劑的活性組分可將催化劑分為貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑兩類。貴金屬催化劑的活性組分一般為Pt、Pd、Rh，它們的催化活性高，反應(yīng)時CO和HC18轉(zhuǎn)化反應(yīng)的起燃溫度低，使用壽命長，但由于此類催化劑抗鉛性差，而且貴金屬資源稀少，價格昂貴，因此貴