SCR涉及的化学反应： 1. CO(NH2) 2+ H2O 2NH3 + CO2 2. 6NO + 4NH3 5N2+ 6H2O 3. 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O 4. 6NO2 + 8NH3 ������ 7N2 + 12H2O 5. 2NO2 + 4NH3 + O2 3N2 + 6H2O 6. NO + NO2 + 2NH3 2N2 + 3H2O
Temperature /C
图2. 老化分子筛催化剂和钒基催化剂的性能比较（按照18 万公里耐久）
所研制的分子筛催化剂具 有高的转化率，经水热老化 后。起燃温度在低温端和高 温端的NOx转化率基本上不 变。
（2）复合氧化物催化剂
110 100 90 80
NOx Conversion /%
70 60 50 40 30 20 10 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
钒化合物对人及动物有中度或高度毒性。其毒性作 用与钒的价态、溶解度、摄取的途径等有关。价态越高, 毒性越大, 如价钒的毒性比价钒的毒性大一倍。五氧化 二钒与它的盐类毒性最大, 食物中锌的浓度增高, 增加 钒的毒性。对人或动物的毒性程度以摄入途径的不同而 不同, 毒性最大的是注射, 毒性最低的是经口摄入, 呼 吸道摄入的毒性在两者之间。注射液的值越高, 其毒性 也随之增加。接触钒的有些人可发生尊麻疹、过敏性湿 疹样皮炎、剧烈篷痒等, 若接触大量钒化物的烟气和粉 尘后, 首先出现鼻和眼的刺激症状, 然后发生呼吸道刺 激症状, 继而再发生消化道和神经系统症状。
三、DOC
主要作用： • 氧化HC和CO • 氧化颗粒物(PM)中的可溶性有机物部分（SOF)
• 部分氧化颗粒物(PM)中的碳颗粒(SOOT)部分
• 涂覆在DPF表面，氧化颗粒物 • 作为SCR催化剂的前级将NO氧化为NO2,增加SCR催化 剂的性能
DOC的重点： • 尾气中的SO2的低的氧化活性，通过催化剂载体的改性 和催化剂的制备来解决。 • SOF的低温活性，150℃左右起燃。 • 催化剂的耐久性。 DOC进展： • 制备的DOC催化剂 • 低的贵金属含量
DOC使用中的问题 1、由于国内燃油的硫含量高，对DOC催化 剂提出了严峻挑战，目前专业的催化剂公司DOC 尽管具有较好的抗硫性能，但仍需进一步降低硫 含量才能提高催化剂的性能。 而技术不具备的公司的DOC对SO2氧化比例 高导致大量硫酸盐的生成而堵塞催化剂孔道，导 致整个排气管堵塞而不能使用。已出现使用仅 10000公里 ，催化剂孔道被含硫酸盐的PM堵塞， 最后只有全部将催化剂捅掉的案例 DOC对SO2氧化比例低或不氧化才是合格的。 使用对SO2氧化比例高的催化剂将导致催化 剂很快因孔道堵塞而失效。
分子筛催化剂：温度窗口明显比钒催化剂宽， 高稳定性明显由于钒催化剂，无毒，是当前发展 的重点。 负载的氧化物催化剂：已表现出比钒催化剂 更优的性能，成熟度不够。 发展重点：分子筛催化剂和负载的氧化物催 化剂。
开发进展： （1）分子筛催化剂
100 90
NOx conversion /%
80 70 60 50 40 30 20 150 200 250 300 350 400 450 500 550 zeolite-based V2O5-based
• 汽车尾气净化催化剂是一个发展迅速，成就卓著，对环 境保护作用巨大，经济效益和社会效益显著的催化领域 • 1960s uncontrolled emissions 40–60 g CO/km 2000 Euro III 2.3 g CO/km 减少 94–96% 2005 Euro IV 1g CO/km 减少 97–98% 随后实施Euro V， Euro VI 和零排放标准 最终消除尾气污染
2、柴油车尾气特征和净化的难度 （1）四种需要处理的污染物，HC，CO，NOx和PM 。 （2）还原剂HC和CO偏少，既不利于NOx的还原，又不 利 于尾气温度的提升，还原NOx还需另加还原剂。
（3）尾气温度低，造成三个困难：NOx处理困难，PM净
化困难，DPF和催化剂的硫酸盐堵塞。 （4）氧过量，6－15％，NOx还原困难。 （5）高空速，30000－100000cm3(尾气)/cm3(催化剂)h， 增大了催化剂的难度。
四、DPF和POC
• 分为催化和非催化两种方式 • 催化方式,对硫敏感 • 非催化方式，运行成本高
• DPF进一步分为：
PDPF：即部分的DPF，也叫通透式的DPF，由 金属纤维，金属孔板等材料制成，可经过处理后 涂覆催化剂层，其特点是非壁流式，不会堵塞， 免维护，缺点是对PM的过滤效果较低，成本低， 适合于国III和国IV排放标准使用。
二 、Urea-SCR
柴油车尾气：HC，CO，NOx，PM 特 征： 温度低，O2过量 净 化 方 法： Urea-SCR，DOC，DPF 目前为单独使用或组合，但到实行欧Ⅴ排放标准时， 三种方法将同时使用。 三种方法涉及的大量复杂的科学和技术问题，是科 学和技术同时密集的产品。
尾气处理的成本在所有机动车尾气处理技术中最大
POC： 带催化剂涂层的PDPF，也叫CPDPF CPDPF（POC）的难点和问题： （1）在PDPF的表面处理，催化剂涂层的制备具有相当的 难度。
（2）使用国外公司生产的POC基体价格相当昂贵，
选择国内的原材料生产出合格的基体，制备出合格的 POC，主机厂和整车厂应主动配合性能实验，共同发展 适合于柴油发动机的POC。 （3）对于高硫燃料有可能发生堵塞问题。
整车厂是初次接触催化剂，经验和催化知识 缺乏。 应对DOC进行耐久实验，不合格催化剂大多 表现为新鲜时排放合格但耐久不合格。 2、DOC另一难点是对SOF的起燃温度要求在 150℃左右，很难达到，整车厂应仔细选择合格 的DOC 3、热量管理，由于柴油车尾气的低温高空速特征， 保证通过DOC的尾气有足够高的温度极为重要，要 通过尽量靠前安装提高DOC工作温度，若太靠后导 致工作温度低，合格的DOC也排放不达标
Temperature /C
新鲜分子筛催化剂的性能（黑线） 与新鲜的V2O5基催化剂
100 90 80
NOx conversion /%
70 60 50 40 30 20 10 200 250 300 350 400 450 500
zeolite-based (aged) V2O5-based (aged)
• 在450℃以后，由于V2O5对NH3的氧化加剧，导 致催化活性的下降。
• V2O5的毒性大，表现在使用过程中少量 V2O5随尾 气溢出对人体的危害和催化剂报废后的处理困难。 • 高温下N2O的形成 ，N2O是较稳定的破坏臭氧层的 温室气体。 • SO2氧化为SO3的高活性 ，SO2氧化为SO3后与 NH3 和 H2O反应生成NH4HSO4,，(NH4)2S2O7， 和 H2SO4，腐蚀和阻塞催化剂 。
尾气净化催化剂的特征：
• 汽车尾气净化催化剂属科学和技术密集型产品 国际：27000多项专利 ， 近40000多篇论文。 • 技术来源于对基础科学规律的掌握，是科学技 术发展的必由之路。 • 没有高水平的基础研究是不会产生出具有竞争 力机动车尾气净化催化剂技术。
• 上述特征决定了世界范围内只有少数几家公司 能掌握和发展尾气净化催化剂的技术。
• 高的HC，CO和SOF的氧化性能
• 低的SO2氧化性能 • 已向数家整车厂提供DOC催化剂
DOC 催化剂检测结果
NOx 原机 DOC 3.23 2.36
CO 1.004 0.135
HC 0.107 0.027
PM 0.0529 0.0219
BSFC 224.7
PM转化率：53％ CO转化率：82.8％ HC转化率：80.5% NOx转化率：25.3％
C1 C2 C3 C4
Temperature/C
复合氧化物催化剂的温度特性曲线 （其中C1C4为不同的复合氧化物催化剂）。
此类催化剂具有足够好的低温性能，温度窗口得到明显 扩大,极具发展前景。
SCR催化剂与整车（或发动机）匹配中的几个问题
（1）前置DOC
前置DOC，主要是将NO部分氧化为NO2,较显著提 高SCR的低温性能和性能，同时氧化CO和HC，提高 尾气温度，提高SCR催化性能，在NO和NO2各一半时， 效果最好，DOC的性能和用量，对调变SCR催化剂的 性能很重要。
• 分子筛催化剂：由分子筛负载的Fe、Cu、Ce等，非 钒，无毒，分为低温（150－600℃），高温（250－ 750℃）和兼具低温活性和高温稳定性，已有部分产 品产品投入市场，但成本高。
V2O5-TiO2-WO3(Mo2O3)催化剂：
• 催化剂的空速不够，导致催化剂体积大。
• 工作温度窗口较窄（300－450℃）净化效率不 高。 • 在600℃左右发生TiO2由锐钛型向金红石型的转 变，导致催化活性的急剧降低，耐高温性能差。
满足国Ⅳ标准的柴油机尾气 后处理技术及应用
内容
一、柴油机尾气的特征及后处理的难度 二、Urea-SCR 三、DOC 四、DPF和POC 五、值得注意的几个问题 六、醇类燃料（含氧燃料）车尾气净化
一、柴油机尾气的特征及后处理的难度
1、尾气的危害和净化前景 • 汽车尾气：HC，CO，NOx和颗粒物（PM）等污染 物，经大气中的光化学反应后，还将产生地表臭氧 （O3）和过氧化物； • PM 、地表臭氧（O3）和过氧化物为致癌物质； • CO，NOx和HC为致病物质，严重危害人类的健康和 生态环境 。 • 汽车尾气对人类造成疾病和死亡，特别造成大量人的早 死（2007年我国34万人因尾气污染而死亡）.
• 尿素精确喷射系统的设计，制造
• 控制和诊断系统本身不成熟的问题 • SCR系统与发动机及整车的匹配