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载体催化剂的载体应满足的要求

时间: 2020-04-06
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汽车尾气排放,已成为影响大气环境质量的主要污染源。 目前,国内外主要采用蜂窝型汽车尾气净化器降低尾气污染物的排放。其核心技术是催化床,它一般包括三个部分 :载体 、高 比表面涂层、催化剂。催化净化器对三者的要求特性和各 自的发展状况 以及国内外的研究方向。
 
蜂窝型汽车尾气净化器工作特点
 
理论上,汽油在发动机汽缸内完全燃烧 ,放出 co 2 和 H 2O 。但实际上由于汽油不可能 充分燃烧,使汽车排出的尾气中含有 1%~2 % (vo1)的一氧化碳 (C O )、500 ~1000ppm 没有烧尽 的碳氢化合物 (H x c) 以及在高温下氧化
对载体、涂层及催化剂性能要求
 
 载体催化剂的载体应满足以下要求:
 
1) 具有很高 的热稳定性。汽车发动机的排气温度范围较宽,怠速时为 200~300* (3;全负
荷运转时 700 ~800* ( 2 ;上坡或 加速工 况时,反应器温度可达 1000" (2 以上,催化剂 的载体要有很高的热稳定性才能正常工作。
 
2) 具有很 高的机械强度。催化剂载体 固定在汽车排气尾管中,要承受高温腐蚀性气流的冲击和长期的振动。催化剂载体的破裂和流失是催化剂失活的机械原因。
 
3) 具有很低的热容量。在汽车冷启动时大部分 cO 和 H C 排气温度低,难以达到一般催化
剂正常的工 作温度 (300~400℃),而使污染加剧,选择热容小的材料可使温升加快。
 
4) 催化剂载体材质应不含有任何可使催化剂 中毒的物质并具有适宜 的物理性 能 (如 吸水性 、密度、比热和导热系数等)。
 
高比表面涂层
 
增加催化剂的催化效能,通常是在载体的内表面涂覆一层均匀的高比 表面积的陶瓷涂层 (如7- A 120 3 陶 瓷 ), 使 催 化 剂 的 表 面 积 达 到20000r n2/ L ,提高催化效率。高比表面涂层应满足下列要求 :

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1) 涂层应具有高的比表面积,高温稳定性。催化剂的稳定性依赖于  O 3 陶瓷涂层表面积的大小和涂层在载体上的附着力;涂层中  的含量超过 90%,高温时活性  相变成比表面积小而无活性的 Q— Aj 2 ,使材料变脆、变形并导致失活。高温 (热) 失活是催化剂劣化的主要原因。 目前 国外涂层耐温上 限可达到 800 ~1050" C ,而国内低于 800* ( 2 ~ 900" C 。提高抗高温能力通常可添加稀土氧化物[ 、过渡族金属氧化物或碱 土 金属 氧化物 (如 C dD z、Zr 、  、BaO 、CaO 、Sx O ) 等稳定剂来实现。因此提高涂层的高温稳定性,了解涂层的稳定机理、涂层与载体之间的界面关系是当今的研究热点。
 
2) 涂层与基体的热膨胀系数差要小,以保持两者 良好的结合。涂层从载体表面脱落,影响
催化剂寿命。
 
3) 涂层能促进催 化剂的催化作 用。涂层的主要成分是 一 A l20 ,催化活性成 分均匀分散在涂层中,为了促进催化剂的效能,减少贵金属催化剂的用量,通 常添加非贵金属 催化助剂 (如T i 0 2、C e()'、  0 3)。这 些催化 助剂 还能促 进涂层与载体的结合,提高涂层的高温稳定性。
 
三效催化剂 (T W C ) 通常是 以贵金属 (Pt、R h、Pd) 为活性组分,与稳定剂和 助催化剂一
起通过浸渍,分散 在高 比表 面积 的 7一  O 3 中。三效催化剂组分 中 P t、Pd 主要氧化 CO 、  C ,R h 主要还原 N  。Pd 对 o O 和不饱和碳氢化合物的氧化活性 比P t好,Pd 的热性能比 Pt好,但 Pd 的抗中毒能力不如 P t,P t对饱和碳氢化合物的活性 比 Pd 好。
 
载体、涂层及催化剂相互适应性目前大量商业应用的载体是堇青石质,其热膨胀 系数与 7. A l2O 3 的热膨胀系数相差较大,近年来研究发现,富铝红柱石、莫来石系、钛酸铝系、氧化锆系等有望成为比堇青石系更有价值的新型耐热陶瓷载体
 
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