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欧Ⅲ标准低排放汽车尾气净化催化剂的研制

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第一章前言

1.1研究背景

1.2国内外排放法规及相关政策

1.3国内外研究状况

1.4本文研究的目的及意义

1.5本文研究的主要内容

第二章三效催化剂的催化作用原理及反应机理

2.1三效催化反应机理

2.1.1一氧化碳氧化反应及反应机理

2.1.2烃类氧化反应及反应机理

2.1.3氮氧化物的还原反应及反应机理

2.2三效催化剂的空燃比窗口

2.3添加稀土复合氧化物的作用

第三章三效催化剂制备的工艺技术路线

3.1三效催化剂的组成

3.1.1陶瓷蜂窝基体

3.1.2活性涂层

3.1.3主要活性组分

3.2三效催化剂的制备工艺

第四章欧Ⅲ催化剂的研制

4.1耐高温氧化铝载体的制备

4.2稀土复合氧化物的制备

4.3催化剂的制备工艺

4.3.1浆液制备

4.3.2催化剂涂附

4.4催化剂的制备

第五章实验结果及讨论

5.1主要原材料和涂层的表征

5.1.1氧化铝及稀土复合氧化物的比表面(BET)表征

5.1.2稀土复合氧化物的X射线衍射(XRD)及储氧性能(OSC)表征

5.1.3涂层的高倍数透射电子显微镜(TEM)表征

5.1.4涂层的光电子能谱(XPS)表征

5.2催化剂的实验室性能评价

5.2.1催化剂小样(Pt、Pd、Rh)老化前后的性能评价

5.2.2实际尺寸催化剂(Pd、Rh)老化前后的性能评价

5.3催化剂的工况法测试

5.4催化剂的发动机台架老化试验

第六章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢

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摘要

本文首先介绍了汽车尾气净化催化剂的工作原理,然后针对欧Ⅲ排放标准和尾气排放系统中催化净化器的特点,在天津化工研究设计院已经市场成熟的欧Ⅱ三效催化剂制备技术基础上,研究开发性能更好的欧Ⅲ三效催化剂。主要研究目标是降低三效催化剂起燃温度,提高其耐高温性能。 研究从催化剂制备所需主要原材料入手。选用了耐高温、高比表面的活性氧化铝载体和耐高温、高储氧性能的稀土复合氧化物。其中,氧化铝载体材料经过1050℃、10小时空气氛下煅烧,比表面仍高达105㎡/g,经过1200℃、50小时空气氛下煅烧,仍有超过30㎡/g以上的比表面;稀土复合氧化物材料通过在Ce/Zr基础上添加La、Y或Pr等改性,其比表面在75㎡/g以上,经过1050℃、10小时空气氛下的煅烧,比表面从原来的20㎡/g以下提高到目前的38㎡/g左右。 其次对贵金属Pd、Rh、Pt活性组分的配比和含量进行优化筛选,并使用了双涂层双分散的制备工艺来提高催化剂的性能。 催化剂实验室活性评价结果表明:对CO、HC、NOx起燃温度分别为180~250℃、190~260℃和185~258℃;空燃比λ操作窗口0.9~1.1左右:用于夏利轿车的催化剂工况法测试结果表明:常温冷起动下,HC尾气排放量为0.12g/km和0.07g/km; CO为0.59g/km和0.67g/km; NOx为0.01g/km和0.01g/km,满足欧Ⅲ标准的限值要求,即HC:0.2g/km、CO:2.3g/km、NOx:0.15g/km;低温冷起动下,HC和CO的尾气排放值分别为1.1g/km和11g/km,满足欧Ⅲ标准的限值要求,即HC:1.8g/km和CO:15g/km; 催化剂台架老化试验结果表明:催化剂的使用寿命达到80000公里。 通过本研究不仅可以为欧Ⅲ催化剂的批量生产创造很好的条件和技术基础,而且催化剂经产业化后具有很好的经济效益和社会效益。

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