一、汽车尾气净化催化剂的发展概况
汽车尾气催化净化技术,是随着汽车 排放标准的日益严格而逐步发展起来的。 1959年在美国加州,首次颁布了控制汽车 排放污染物的立法,并于 1975年率先将净 化催化剂应用于汽车工业。上世纪60年 代到70年代中期,由于汽车排放法规中只 要求控制CO和HC,出现了“两效”催化 剂, 即氧化型催化剂,该催化剂的活性组分 以贵金属铂或钯为主,将尾气中的HC和 CO同时氧化,从而降低了HC和CO的污染 物排放。
第九章-稀土催化剂材料综述
四、 汽 车 尾 气 净 化 催 化 剂
我国现状
据统计,截止2007年底,全国机动 车保有量达到1.598亿辆,其中汽 车保有量为近5700万辆,较 2006 年增长了14.28%,且呈快速增长 趋势。城市汽车污染排放问题 日益突出,已成为继城市煤烟污 染之后的又一主要污染源,所引 起的大气污染是一个不 容忽视 的问题。
4.稀土在尾气净化催化剂中的 作用
通常稀土是以氧化物（CeO2、 Y2O3等）的形式加入催化剂中， 在保证催化剂活性不变的前提下， 可以大幅度减少贵金属的用量， 并改善催化剂的性能。
主要作用有4个方面：
1）提高催化剂载体的性能
通常所有的催化剂载体表面有 氧化铝涂层，可以提高载体的表 面积，有利于催化剂活性成分的 分散，以此提高催化剂的活性和 寿命。而氧化铝在高温下容易向 无活性相转变。
随着交通运输也的发展，汽车尾气 已经成为当今世界环境的一个大污 染源。
安装催化净化转化器是降低汽车尾 气对环境污染的有效方法。用于汽 车尾气净化的粗化剂种类较多，期 中贵金属(Pt,Pd,Rh)虽然活性高、净 化效果好，但价格昂贵。
含稀土的催化剂价格低，化学和热 稳定性好，活性也较高，尤其抗中 毒、寿命长，是一种很有使用价值 和发展前景的汽车尾气净化催化剂。
化
的CO和HC等有害物质氧化为CO2和
催 化
H2O，将NOx还原成N2。
剂
(1)氧化反应
2CO O 2 2C2O 4 H 5 C O 2 4 C 2 O 2 H 2 O
2 N 2 O C O 2 C2 O N 2
汽
4 H 1 N C 0 5 O N 2 4 C 2 2 O H 2 O
车 尾
2.尾气净化
尾气净化分为机内净化和机外净 化两种。
机内净化是通过对发动机、曲轴
箱涉及的改进和燃油精制等方法
来降低有害气体的生成。在这方
面改革比较难，而且机内净化只
汽 车 尾
能减少有害物质生成，不能从根 本上消除有害气体。
气
必须加快研究机动车尾气后处理
净
净化技术的速度，才能适应交通
化 催
运输业的告诉发展。
从上世纪80年代起,美国联邦政 府提高了车辆NOx的排放标准, 从而促进了新型催化剂的产生和 发展,铂铑钯三效催化剂应运而生。 随着汽车排放标准的逐步严格,到 上世纪90年代,三效催化剂除通 常工况下的催化功能外,还能解决 汽车冷启动时的污染控制,以及克 服富氧气氛下的NOx还原问题。 三效净化催化剂是目前汽车尾气 净化的主流技术。
6 N O 4 N3 H 5 N 2 6 H 2 O
气 净
2N3H N23H 2
化
催
化
剂
(2)还原反应
2 N O 2 H 2 N 2 2 H 2 O
NxO xC O 1/2N 2xC 2 O
汽
C O H 2 O C2 O H 2
车
尾
气
净
化
催
化
剂
目前我国稀土催化剂制成的净 化装置的转换率较高，如CO的 转换率为90%左右，HC转换率 为85%，NOx的转化率为70% 以上，与美国、日本和欧洲研
成更大的伤害，同时，NOx还是形成 酸雨和引起气候变化的主要原因。
目前，全球燃油车辆中仅汽车就每 年向大气排放20亿吨CO、4亿吨HC、 2亿吨NOx。
目前，世界汽车排放标准并立， 分为欧洲、美国、日本标准体系。
欧洲标准测试要求相对而言比较
汽
宽泛，是发展中国家大都沿用的
车
汽车尾气排放体系。并且，由于
二、尾动车的气态排放物主要由 CO、NOx和碳氢化合物(HC)组成，有 些还含有铅，磷，硫等有毒物质。
含铅汽油经燃烧后,85%左右的铅
汽
排入大气中造成铅污染。半个多世纪
车
以来,通过汽车燃烧排入大气中的铅已
尾 气 净
达数百万吨,成为一种公认的全球性污 染。铅对人体的许多器官和系统都会
加入稀土元素(La或Y)可使其 耐热性能得到明显改善，抑制相 变，能够起到稳定晶格结构和防 止体积收缩的双重作用。
制的稀土催化剂的转化率水平 接近。
3.稀土净化催化材料的类型
LaMO3（M=Co，Ni，Mn，Fe，Cr）
活性组分的晶相
LnCoO3（Ln=La，Pr，Nd，Gd，Ho）
活性组分
La1-xAxCoO3 La1-xAxMnO3 AxB1-xLO3
催化剂形状
LaxSr1-xFeyMn1-y-zPd2O3
化
剂
机外净化是通过安装催化净化器， 使有害物质转化为无害物质，这是目 前机动车尾气净化的最有效方法，被 世界发达国家广泛应用。
采用电子控制燃烧喷射技术（EFI）
和三元催化转换器(TWC)组成的闭环
汽
控制系统是目前尾气净化的主流技术，
车
能较好的控制排放。
尾
催化净化器的原理是利用催化剂表
气 净
面发生的氧化和还原反应，将排气中
化
带来不良影响,表现为智力下降、肾损
催
伤、不育症以及高血压等。
化
剂
危害：CO对人的神经系统有严重的
破坏作用，组织人体血红蛋白向人体
组织输送氧气，引起慢性中毒。HC 中含有多种致癌物质。NOx可能导致 呼吸困难、呼吸道感染和哮喘等症。
在太阳光的作用下，NO2分解产生的 O和O2生成O3，还进一步与烃类反应 形成光化学二次污染，对人类健康造
尾 气
我国的轿车车型大多从欧洲引进
净
生产技术，中国大体上采用欧洲
化
标准体系。
催
化
剂
我国现阶段使用的是中国Ⅲ 号排放标准，相当于欧Ⅲ和欧 Ⅳ的汽车排放 。中国Ⅲ号标准
的尾气污染物排放限值比我国 目前现行的第Ⅱ阶段标准降低 了30%。
这个计划在不断的修改和修 订，2000年，执行EU Phase 3标准，CO 、NOx和 HC限制 在1.5g/Km、0g/Km和 0.2g/Km。