贵金属三效催化剂的研究进展模板

1、II金三效催化剜的研究迤展 河南科技大隼辆典勤力工程院隙昊王涛摘要：本文圉mt金JS三效催化剜悬中心，介貂它了的现状,辞余田描述了它的横成和研究迤展。最彳爰,叙述纳米技彳行在贵金JS三效催 化剜中的鹰用。层制筵字：II金JS三效催化剜,稀土金JS ,纳米材料Abstract: This focus on precious metal three-way catalyst as the center, describing its status. A detailed description of its composition and research progress. Finally, d

2、escription of nanotechnology in the precious metals in the three-way catalyst applications.Key words： precious metal three-way catalyst, rare earth, nanomaterials随著我阈的高速赞展，资源的有限性奥璟境的日益悲化已我凭的生存空造成重的威H 。悬了能别的解璟境的自 身净化污染物的负搪,有效的脱除屡氟中的污染物是一彳固重要途 彳圣。屡氟主要有生活座氟和工雨部分成。生活屡氟大部分 是由现代化交通工具排放出来的尾氟横成，而工H座氟主要是由工中的

3、趣氟典垃圾焚中的趣成。展屡氟的有效治理，已成悬富代璟境治理急需解决的重大冏题之一。常规的物理化、生 物脱除方法，虑理其中的有械物在技循1隹以完全降解或碱化部分 有毒有害有械物。甚至某些中物更加有毒有害，封建行成本和上的要求敕高，限制了造座氟虑理技彳行。自金JS三效催化剜的引入，在有毒有害的有隹降解污染物的脱除方面有K著 的效果，同日寺它的高活性、高逗撵性、高熟稳定性及良好的物理性能，能脱除其它大部分的污染物。因此它成悬阈内外彳行界典璟 境科工程界研究的熟黑占奥焦黑占。1,贵金JS三效催化剜的反鹰械理贵金JS三效催化剜具有高活性、 高熟稳定性、高逗撵性、良 好物理性能1,能同畤浮化屡氟中的 CO

4、、 HC和NOx等有害物 要其反鹰械理如下：氧化反鹰(氧化催化剜)：2CO+O2f2CO24HmCn+(m+4n)0 22mH2O+4nCO2(8n+2m)NO+4H mCnf (4n+m)N 2+2mH 2O+4nCO 2三元反鹰(三效催化剜)：2NO+2CO -N2+CO24NH3+5O2-4NO+6H 2O2.阈内It金三效催化剜的现状当前，阈除上II金JS三效催化剜的主要活性成分悬Pt、Pd和Rh等It金JS ,造些It金JS虽隹然具有很好的催化活性，能够符有害氯醴的排放量减少95%以上，但郤存在格昂贵、资源短缺、成本遇高等冏题。依我阈的阈情来看，要想大I6圉使用净化效果敕好的 贵金J

5、S催化剜是不现的，可是我阈有著非常瞿富的稀土资源。研 究表明2-4,稀土金JS非常活澄,黑乎可奥所有的元素彝生作用 形成化合物，因此具倩侵良的催化活性，若符其加入到相鹰的催化 剜戴醴中，即曾有效的提高催化剜的抗毒性、催化活性和高温稳定 性。优而能研裂出高效的，性比高的三效催化剜。3,置:金JS三效催化剜的成II金JS三效催化剜由四部分成：载H、活性分和3.1 载H典其研究现状载I1主要是用来承载有催化活性的材料。置金JS三效催化剜载醴作用是：提供有效表面和合遹孔余吉横；使催化差得一定的械械 弓金度；提高催化剜的熟稳定性能；典活性分和助剜作用而形成新 化合物；省II金JS的用量，适封II金JS催

6、化剜是非常重要的。现 在使用的大部分都是整I1式载H,它是由音午多薄壁平行小通道横成的整H ,其氟流阻力小、黑何表面稹大、瓢磨损、 遹於高温、催化醇化率高5。整醴式戴醴主要有陶瓷和金JS材料闲槿,当前最 常见的是整醴蜂禽状堇青石陶瓷(2MgO: 2AI 2O3： 5SiO2)。另外，高孔密度、薄壁的载I1是整I!式载I1的彝展翅势。因悬 它能够明K改进催化剜的起燃特性和空燃比特性；它的低热ST特性和封催化剜起燃特性的改进，能够缩短催化剜逵到起活的日寺优而封CO、HCs和NOx迤行更好的排放控制，特别封HCs的排放 控制效果十分K著；同日寺能够通遇鹰用高孔密度、薄壁的载I1所具 有的大孔面稹和低

7、热ST特性改进催化剜封HC的储存和催化醇化能力，但也要充分考互作氧化逮原剜的HCs典NOx的勤熊平衡冏 题,优而做出相鹰遹富的整6。3.2 典其研究现状附著於戴n的表面 ，能够提供敕大的比表面来附著贵金其创造的良好催化璟境7。液物性、pH、粒子大小、固含量及粘度都影警性接影警催化活性。由於壅 眉是附著在戴醴的表面，因此要求它封戴醴附著性能要好且附著 均匀，比表面大，高濯l稳定性好。材料一般探用， 丫 AlO3Al 2O3八槿燮11中的一,具有很强!吸附能力和大比表面 但大於1000c就燮的不稳定，而且相燮曾向比表面很小a Al 2O3,使催化剜活性下降。悬防止yA2O3高温相燮,一般加人Ce

8、La、Ba、Sr、Zr等稀土或城土元素氧化物作悬助剜8。由於是用来衔接载H典活性分的，因此它的相容性奥稳定性K得非常重要。通遇添加遹富的助剜来提高它的性能是今彳爰主要的研究方向 之一。3.3 活性分典其研究现状置:金JS金白(Pt)、tg(Rh)、金巴(Pd)因其侵累的三效催化性能而在 阈内外被廉泛用作三效催化剜的活性成分。Rh促迤NOx逮原，使NOx逗撵性地逮原悬 N2,封CO有不至於Pt、Pd的氧化能力；Rh 有敕好的抗硫中毒能力。Pt和Pd封CO、HC氧化活性高，Pd封不 鲍和煌的活性比Pt好，封鲍和煌效果稍差，抗S Pb中毒能力差9, 易高温余吉,典Pb形成合金。其中 Pd 一般作悬氧

9、化型催化剜,可 是研究表明，Pd也可作悬逮原型催化剜,N NOx迤行净化。金巴的化特性更接近於 ,而它的制堇的 1/201/8,成悬替代的 首逗金JS。另外 Pd比Pt、Rh资源更瞿富、 良好的低温活性及催 化氧化活性，抗高温余吉性，能大大降低成本、 提高催化剜毒命 甚至在某些性能上超遇 Pt、Rh,因此全Pd催化剜已成三效催 化剜研究樊展的一彳固重要方向。在MB恩量一定的情况下，II金JS在催化剜中的H载槿和比例封催化剜的起燃特性、空燃比特性和催化醇化效率都有著非常重要的影警:（1圉PtPd/Rh催化剜，Pd比例的增加有利於拓空 燃比视窗，提高催化醇化效率，但富Pt Pd比例相同日寺曾出现作

10、用 降低现象，在催化逗撵作用上表现尤悬突出；（2）11金恩量相同的Pd/Rh和Pt/Rh催化剜表现出截然相反的效果，前者在所有 催化剜中表现最佳，而彳爰者除在起燃特性上稍好外，其它方面均表现最差；（3）罩金巴催化膂嗯隹然在起燃特性、催化醇化效率方面表现敕 差一黑占，但在空燃比特性表现出甚至侵於高Pt催化剜的效果10。因此全Pd催化剜有待我俯迤一步的研撼相研究表明，温度越低金JS催化活性越高，催化活性典II金JS Pt Pd及Rh的粒彳圣呈形皆鼾系,因此防止贵金JS微粒增 大非常重要。金JSSK粒呈纳米的超余田微粒分散在中日寺 ，催化 剜才具有很高的催化活性，但随著贵金JS微粒的增大其催化活性随

11、之降低。悬碓保催化剜具有良好的催化性能，其皆制筵在於一直保持金在纳米级。因此添加助剜增弓金的稳定性抑制贵金腐微 粒的增大11是非常重要的。3.4 助剜典其研究现状稀土金JS十分活澄,符其加入催化剜活性分中，能提高催化 剜的抗硫中毒性能和耐高温稳定性，或能改进催化剜的空燃比 工作特性。纳米级稀土化合物具倩一些奇特的催化特性。造是由於 稀土元素功能褐特，原子余吉横特殊，内眉4f fl道未成封重子多，原 子磁矩高，霜子能级趣其瞿富，比遇期表中所有其它元素重子能级 蹬遭的数目多1 3彳固数量级;稀土金JS黑乎可奥所有元素彝生作 用形成化合物，容易失去重子形成多槿彳匐孤、多配位数(312)的化合物，优而

12、具有褐特的催化性ST ,符其加入贵金JS三效催化剜中 曾表现出一些重要的作用。能够提高催化剜的械械弓金度，提高催化剜的活性、 高温稳定性和储氧能力，提高催化剜的抗中毒能力，具 有三效催化剜的效果12。金市(Ce)是：#：金JS三效催化剜中最主要的助剜之一，它的主作用是：通遇氧化熊 CeO2和圜M熊Ce2O3之的燮换，力噬材料的氧 储存典释放能力；分散置金JS及封活性氧化金目起稳定作用；促迤水煤氯醇化反鹰,有利於NO逮原，水蒸汽存在下提高 NO»化率；金存在弓金相互作用，在金JS戴醴介面上增弓金反鹰表面活性位；增加催化剜抗硫中毒能力；提高催化剜载H械械强度，具有稳定晶型余吉横和阻止H稹

13、收缩的曼重作用。然而CeO2在大於850 c高温下，容易彝生余吉，比表面稹降低，使其It氧能力下 降，大大的限制了它在中的鹰用IS圉。在CeO2中搀亲隹入ZrO2形成固溶H ,可K著提高熟稳定性，降低氧散的位阻，增加CeO2中晶格氧的散速率和活勤能力，降低CeO2逮原的活化能。固溶醴具有更高的储氧能力，同日寺逮能降低贵金三效催化剜的起燃温度13。另外在含有CeO2-ZrO2的催化剜中加入 BaO 彳爰，能迤一步增弓金水氯燮换、蒸汽重整及 CO的氧化反鹰,而封C3H8的氧化反鹰即没有促迤作用，表明CeO2-ZrO2和BaO共存日寺, 能大催化剜的工作视窗，提高催化剜的三效性能.Piras等14樊现封於 CeO2含量介於 2%15%的丫 A103 fl 系，在1373 K高温空氟中加热 6 h彳爰，其表面稹高於触的 丫 A2O3;在更高的温度 1473 K虑理畤,不同的氟氛有不同的余吉 果，在氧化修件下，CeO2封Al2O3黑乎瓢稳定作用，然而在逮原 和原再氧化修件下，CeO2/Al 2O3能很好地保持敕大的比表面稹。其主要原因是 Ce典Al2O3形成了 CeAlO3,优而有效阻止了 %Al2O3晶相的生成，抑制了晶粒是大。Alessandro Trovarelli等人研究赞现,奥傅统的含 CeO2的三效催化剜相比，金市金告固溶 醴具有：1）更高的熟稳定性；2） Ce 4