稀土催化剂在处理汽车尾气中的应用
通过《绿色化学》这门课程的学习，我对绿色化学有了更为全面的认识。

绿色化学涉及生活、生产的方方面面。

各国政府及科研机构都对绿色化学高度重视，发展好绿色化学，将对人类未来的生活环境和生活水平产生至关重要的影响。

“绿色化学”由美国化学会（ACS ）提出，目前得到世界广泛的响应。

其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染；反应物的原子全部转化为期望的最终产物。

简单的说就是提高原子利用率，防止污染。

在防止污染方面，以汽车尾气为例，就是将有毒的CO 、NO x 转化成无毒的CO 2、N 2。

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。

尾气排放
燃油机动车的气态排放物主要由CO 、NO x 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%左右的铅排入大气中造成铅污染。

半个多世纪以来,通过汽车燃烧排入大气中的铅已达数百万吨,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带来不良影响,表现为智力下降、肾损伤、不育症以及高血压等。

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。

NO x 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，NO 2分解产生的O 和O 2生成O 3，还进一步与烃类反应形成光化学二次污染，对人类健康造成更大的伤害，同时，NO x 还是形成酸雨和引起气候变化的主要原因。

催化净化器的原理是利用催化剂表面发生的氧化和还原反应，将排气中的CO 和HC 等有害物质氧化为CO 2和H 2O ，将NO x 还原成N 2。

(1)氧化反应 (2)还原反应
稀土在尾气净化催化剂中的作用
通常稀土是以氧化物（CeO 2、Y 2O 3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。

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2222CO O CO →+O H CO O HC 2222454+→+22222N CO CO NO +→+O H CO N NO HC 222245104++→+O
H N NH NO 2236546+→+22332H N NH +→O H N H NO 222222+→+222/1xCO N xCO NO x +→+222H CO O H CO +→+
变，能够起到稳定晶格结构和防止体积收缩的双重作用。

2）提高催化剂的活性
加入稀土的催化剂活性高于无稀土催化剂，具有较低的起燃温度，相同反应温度时有更高的CO2生成率。

实际生产应用表明，含稀土的LSM/Al-Cord 催化剂对CO和HC的转化有很高的催化活性，在400℃时CO和HC的转化率可同时达到99%以上。

3) 提高催化剂的储氧能力
氧化铈在Ce2O3和CeO2之间变化，来调节氧的需求。

当尾气中氧过剩时，它可吸收氧并储存起来；当尾气中氧不足时，它又可以释放出氧气，使CO,HC,NOx 等有害气体的氧化还原反应得以进行而被除去。

4）提高催化剂的抗毒能力
汽车尾气中常含有催化毒物(如硫、磷、铅的氧化物等)，当加入CeO2后，它能与硫化物反应生成稳定的Ce2(SO4)3，并在富油燃烧时转变为H2S，随尾气一道被净化除去。

5）稀土可提高氧传感器的性能
汽车尾气净化使用的氧传感器实际上是用稀土氧化物稳定的氧化锆固体电介质，其导电性能已不是半导体中的电子或空穴的移动，而是氧离子的移动，因而可把氧离子移动时产生的电荷与电极界面上氧的变化联系起来，选择性的对氧进行检测，从而起到氧敏元件的作用。

据悉，单一的氧化锆传感器，随着温度的升高，晶格体积变大，致使材料结构破坏，不能用于汽车尾气净化中。

为此，将稀土氧化物(如Y2O3等)添加到氧化锆中，使其形成固溶体，具有良好的热抗震性，可以满足汽车尾气净化要求。

结语
随着汽车工业的快速发展,汽车尾气造成的环境污染也日益严重。

世界各国制定了严厉的汽车尾气排放标准。

中国稀土资源丰富，价格相对贵金属比较便宜。

开发稀土催化剂具有广阔的市场前景，是解决我国尾气排放的必然趋势。