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        內(nèi)容提示：我國汽車尾氣污染控制是從上世紀(jì)80年代中期開始的，我國高等院校和院所在汽車尾氣污染控制方面作了大量前期基礎(chǔ)研究工作，并且研究開發(fā)了能夠符合我國國情的汽車尾氣控制有效的產(chǎn)品，為減少汽車尾氣作出了貢獻(xiàn)。

        1、國外研究狀況
        （1）氧化型催化劑
        20世紀(jì)70年代中期到末期的汽車排放法規(guī)只要求控制CO與CH的排放，發(fā)動(dòng)機(jī)尚未使用化油器開環(huán)系統(tǒng)，由于機(jī)械地固定A/F比到理論值，不能隨工作狀況的變化而自動(dòng)地調(diào)節(jié)，在這種狀態(tài)下，通過將A/F比調(diào)到15左右，在富氧狀態(tài)下裝上氧化型催化劑，可使CO與HC的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%，但NOx的轉(zhuǎn)化率比較低。這一時(shí)期使用的主要是貴金屬型催化劑，以鉑、鈀為活性組分。通常以二者形成的合金態(tài)使用，鉑：鈀=7：3，總載量0.12%左右。貴金屬催化劑有致命的弱點(diǎn)，那就是它怕鉛中毒。因此，為了有效地使用貴金屬催化劑，必須改變?nèi)加偷慕Y(jié)構(gòu)，實(shí)行汽油的無鉛化。

        （2）雙金屬催化劑
        20世紀(jì)70年代末到80年代中期，隨著美國EPA提出對(duì)NOx的排放實(shí)行控制，氧化型催化劑己不能滿足要求。出現(xiàn)了鉑、銠三效雙金屬催化劑。20世紀(jì)70年代末至80年代初出現(xiàn)的是雙床式鉑、銠催化劑，催化劑的氧化還原反應(yīng)是分段進(jìn)行的，前段使用還原型蜂窩催化劑，后段使用氧化型蜂窩催化劑，兩段中間補(bǔ)充空氣。這種設(shè)置可使還原反應(yīng)與氧化反應(yīng)分別在有利于自身的化學(xué)氣氛中進(jìn)行，但該種催化器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作麻煩，且NOx還原后有可能重新被氧化。1980-1985年，Pt-Rh三效催化劑開始用于電噴閉環(huán)裝置，將A/F控制在窗口范圍內(nèi)，CO、CH和NOx的轉(zhuǎn)化率可達(dá)80-90%以上。典型催化劑的Pt-Rh總負(fù)載量為0.1-0.15%,Pt:Rh=5:1涂層中加入堿土和稀土元素，穩(wěn)定催化劑結(jié)構(gòu)并與貴金屬協(xié)同產(chǎn)生卓越的儲(chǔ)氧功能。但在高溫時(shí)，Rh與表面涂層中的Al2O3和CeO2發(fā)生化學(xué)作用，導(dǎo)致催化劑在還原氣氛時(shí)對(duì)NOx的還原活性下降。

        2011-2015年中國催化劑市場(chǎng)動(dòng)態(tài)與投資策略研究報(bào)告

        （3）三金屬催化劑
        20世紀(jì)80年代中期到90年代初，開始使用新一代的Pt-Rh-Pd三效催化劑。這一代催化劑相當(dāng)于在一個(gè)Pd催化劑上再安置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Pt-Rh催化劑。此結(jié)構(gòu)中，鈀在內(nèi)層有更好的耐熱穩(wěn)定性；銠在外層更有利于NOx的還原；鉑在鈀銠間起積極的協(xié)調(diào)作用。故催化劑的性能有了明顯改善。隨著汽油質(zhì)量的提高，催化劑的使用壽命也大大延長，且每升催化劑中貴金屬的總量已下降到0.6-0.8g。Engelhard開發(fā)的Tri-Metal催化劑在使用16萬公里后，轉(zhuǎn)化率仍可達(dá)CO 85%,HC 90%和NOx95%，顯然可滿足更高的環(huán)保要求。

        （4）三效鈀催化劑
        20世紀(jì)80年代末，福特公司推出了三效鈀催化劑，這種鈀催化劑要求氧化鋁和稀土氧化物與過渡金屬氧化物形成有機(jī)的協(xié)和體，鈀在其中發(fā)揮主導(dǎo)作用，通過采用特殊措施使材料具有特定結(jié)構(gòu)從而使高溫下的活性得以穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)表明，單獨(dú)Pd基催化材料在1200℃的熱沖擊下，催化活性依然良好。目前，這種催化劑還在進(jìn)一步研制之中。Englhard公司研制了一種雙層Pd基催化材料。底層由Pd和Ce構(gòu)成，頂層由分散于涂層上的Pd構(gòu)成。兩層中都添加廉價(jià)金屬氧化物以產(chǎn)生穩(wěn)定作用，并提高Pd的活性。頂層提供低溫催化活性；Pd-Ce層提供高的儲(chǔ)氧能力以保證高溫催化活性。Pd在423-823℃溫度范圍內(nèi)對(duì),HC、CO和NO的同時(shí)轉(zhuǎn)化具有活性。

        （5）NOx存儲(chǔ)還原型三元催化材料
        這種催化材料由貴金屬、堿金屬或堿土金屬、稀土氧化物組成。基本原理是：富氧條件下NOx首先在貴金屬上被氧化，然后與NOx存儲(chǔ)物發(fā)生反應(yīng)，形成硝酸鹽。在理論比或富燃狀況燃燒時(shí)，硝酸鹽分解形成NOx，然后NOx與CO、H2、HC反應(yīng)被還原成N2。研究表明，NOx的存儲(chǔ)能力與氧的濃度有關(guān)。氧濃度增加，NOx存儲(chǔ)能力提高。當(dāng)氧濃度達(dá)到1%以上時(shí)，NOx存儲(chǔ)能力基本不變。此外，HC選擇還原催化材料在富氧條件下也具有較好的催化活性。

        2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        我國汽車尾氣污染控制是從上世紀(jì)80年代中期開始的，我國高等院校和院所在汽車尾氣污染控制方面作了大量前期基礎(chǔ)研究工作，并且研究開發(fā)了能夠符合我國國情的汽車尾氣控制有效的產(chǎn)品，為減少汽車尾氣作出了貢獻(xiàn)。

        （1）非貴金屬催化劑的研究現(xiàn)狀
        我國許多研究工作者在1990年前后對(duì)非貴金屬和稀土等混合氧化物為活性組分的汽車尾氣凈化催化劑進(jìn)行了研究。通過組分特別是稀土元素合理搭配，可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，具有良好的催化活性和一定的三效性能。含稀土鈣鈦礦型催化劑研究是汽車排氣催化劑領(lǐng)域的一個(gè)熱門課題。我國科研人員在這方面作了很多研究。如1988年，王道等用浸漬法制備了一系列負(fù)載鈣欽礦型La(Cu,Mn,Co)O3/LaAlO3-Al2O3催化劑，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究表明其活性較高。1993年，許開立等還研制成凈化柴油機(jī)尾氣的鈣鈦礦型催化劑，活性優(yōu)于Pt族貴金屬催化劑，且具有強(qiáng)抗SO2抗積碳性能。顧其順等研究成以陶瓷蜂窩涂活性氧化鋁為載體，活性成分為稀土復(fù)合氧化物的,HR-1型催化劑。后又添加稀土元素穩(wěn)定氧化鋁涂層結(jié)構(gòu)，是一種較好的三效催化劑。2001年，韓巧鳳等用PFG法制備了鈣鈦礦LaMnO3納米材料，并將其負(fù)載在涂有Al2O3的堇青石載體上作為凈化汽車尾氣的催化劑，研究發(fā)現(xiàn)納米晶活性組分的分散度好、粒徑小、表面積大，對(duì)汽車尾氣催化效率比溶液制得的催化劑好。

        （2）貴金屬催化劑的研究現(xiàn)狀
        鑒于貴金屬催化劑Pt、Rh價(jià)格昂貴，資源十分短缺，Pd與之相比是較廉價(jià)及豐產(chǎn)的貴金屬，使用Pd替代或部分替代Pt和Rh。國內(nèi)研究者開展了以Pd為主要活性組分的研究及致力于改善制備工藝、添加助劑、用非貴金屬代替部分貴金屬以減少貴金屬用量的研究。含鈀催化劑最常用的助劑是稀土氧化物、堿土金屬氧化物和過渡金屬氧化物。黃傳榮等對(duì)La-Co-Ce-Pd催化劑活性和熱穩(wěn)定性的研究表明稀土元素, La、Ce在催化劑表面的富聚和在活性氧化鋁涂層中的存在，對(duì)其它活性組分特別是貴金屬Pd起到分散、隔離和穩(wěn)定的作用，使之不易遷移、煤結(jié)和流失，保證了催化劑良好的熱穩(wěn)定性。郭清華等在含Pd催化劑中涂層中添加Ce，Ba同樣對(duì)Pd組分起到分散、隔離和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用，從而達(dá)到改善催化劑熱穩(wěn)定性的作用。另外也有對(duì)Rh及Ag催化劑的研究。負(fù)載Pd催化劑雖具有較高的催化活性和較好的低溫活性，但抗燒結(jié)和抗硫中毒能力較差，特別是對(duì)NOx凈化性能難以達(dá)到實(shí)用要求。