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贵金属催化剂的应用XXX（XXXX院，XX级应用化工技术XXX班衡阳421002）摘要：叙述贵金属催化剂在技术经济领域中的重要地位及其应用研究发展态势，井探讨汽车尾气净化用贵金属催化剂研究进展.关键词：贵金属,合金，汽车尾气，净化概述贵金属催化剂(precious metal catalyst)一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应最终产物的贵金属材料。
几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但常用的是铂、钯、铑、银、钌等，其中尤以铂、铑应用最广。
它们的d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料。
贵金属催化剂对于国家的经济建设与环境和公众健康有着密切的关系。
如化学工业和石油加工业的发展均取擞于催化反应，全世界85％以上的化学工业都与催化反应有关。
1930—1980年初．美国化工部门63种主要产品与34种工艺过程的革新是由化学工业带来的，其中超过60％的产品与90％的过程是基于催化过程。
一个新的催化过程商业化需要大量的投资，时问长达10一15年，催化剂的研究促使这个时间滞后减至最小。
公众对于化学品与工业排放物对环境的污染及治理生存空间状况越来越关注，许多现代化的低成本且节能的环境技术是与催化技术相关的。
汽车尾气排放控制是国际性的战略问题．美国和部分欧洲国家此项催化剂得到了很好地发展和应用，某些国家也在符合排放的指令性指标之上还要求在本世纪末尾气排放减至1／10E 。
此外，有机废物的生物降解，土壤、污水和地下水污染物处理，净化石油污染物等都与贵金属催化剂密不可分。
现代减少化学品对环境损害的三大策略是：尽可能减少废弃物、废气排放减少和整治措施，贵金属催化剂在其中将发挥巨大作用。
简史1831年英国菲利普斯提出以铂为催化剂的接触法制造硫酸，到1875年该法实现工业化，这是贵金属催化剂的最早工业应用。
三效催化转化器研发生产方案一、实施背景随着中国产业结构的不断转型与升级，对环保和能源效率的要求也在日益提高。
传统的产业结构已不能满足现代社会的需求，因此，我们需要寻求新的技术手段，以提高生产效率，同时减少对环境的影响。
三效催化转化器技术的研发与生产，正是在这样的背景下应运而生。
二、工作原理三效催化转化器是一种先进的发动机尾气处理技术，其工作原理主要依赖于贵金属催化剂的作用。
在适宜的温度和压力条件下，贵金属催化剂能够将发动机尾气中的有害物质进行高效转化，转化为无害或低害的物质。
例如，一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等有害物质，在催化剂的作用下，可转化为二氧化碳、水和氮气等。
三、实施计划步骤1.研发阶段：成立专门研发团队，进行催化剂的配方设计、实验室测试、模拟运行等。
此阶段需要投入大量的人力、物力和财力。
2.样品制作与测试：根据研发阶段的结果，制作原型机，并进行严格的测试。
测试包括性能测试、寿命测试、环境适应性测试等。
3.小批量生产与实地测试：在原型机测试成功后，进行小批量生产，并在不同的实际运行环境中进行实地测试。
4.批量生产与市场推广：经过实地测试验证有效后，开始批量生产，并进行市场推广。
四、适用范围三效催化转化器技术主要应用于汽车、摩托车、工业用发动机等领域。
对于那些需要提高能源效率、减少尾气排放的行业来说，这项技术具有极高的价值。
五、创新要点1.高效催化技术：三效催化转化器技术的核心是高效催化剂，这需要研发团队不断探索和优化催化剂配方。
2.全自动化生产：为了确保产品的质量和性能的一致性，我们需要引入先进的自动化生产线进行生产。
3.模块化设计：为了满足不同发动机型号和排放标准的需求，三效催化转化器应采用模块化设计，方便用户根据需要进行定制。
4.远程监控与故障诊断：通过物联网技术，实现对三效催化转化器的远程监控和故障诊断，提高产品的可靠性和使用寿命。
5.环保材料应用：在产品的设计和制造过程中，尽可能选择环保材料，以降低对环境的影响。
贵金属催化剂行业研究报告摘要本文主要对贵金属催化剂行业进行了全面的研究和分析。
首先介绍了贵金属催化剂的定义和分类。
然后分析了全球贵金属催化剂市场的发展现状和趋势。
接下来，重点探讨了贵金属催化剂在不同领域的应用，包括化工、制药、能源等。
最后，对贵金属催化剂行业的竞争格局和前景进行了展望，为投资者提供了参考意见。
1. 引言贵金属催化剂是一类使用贵金属作为催化剂的化学物质。
贵金属包括铑、铱、铂、钌、钯等，具有催化活性高、抗氧化性能好等特点，被广泛应用于各个领域。
贵金属催化剂可以提高反应速率、选择性和效果，对于促进化学反应、减少能源消耗和环境污染具有重要意义。
2. 贵金属催化剂的分类根据贵金属的种类和催化剂的形式，贵金属催化剂可以分为多种类型。
常见的分类包括铂族催化剂、钯金属催化剂、铑金属催化剂等。
不同的催化剂适用于不同的反应，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的催化剂。
3. 全球贵金属催化剂市场的发展现状和趋势全球贵金属催化剂市场近年来呈现出较为稳定的增长态势。
主要推动因素包括工业生产的发展、环境保护要求的提高以及新能源领域的兴起等。
然而，由于贵金属催化剂的价格较高，阻碍了其在一些领域的应用。
未来，随着技术的进步和成本的降低，贵金属催化剂市场有望进一步扩大。
4. 贵金属催化剂的应用领域贵金属催化剂在化工、制药、能源等领域都有重要的应用。
在化工行业中，贵金属催化剂被广泛用于有机合成、氧化还原等反应。
在制药行业中，贵金属催化剂可以用于药物合成和分离纯化等工艺。
在能源领域中，贵金属催化剂可以提高燃料电池和太阳能电池的效率，促进新能源技术的发展。
5. 贵金属催化剂行业竞争格局目前，全球贵金属催化剂行业存在较多的竞争者。
国际上，德国、美国和日本等发达国家在技术研发和生产方面领先。
国内，中国是贵金属催化剂生产和应用的重要市场，同时拥有一批具有竞争力的企业。
为了在激烈的市场竞争中取得优势，企业需要加强技术创新、降低成本并提高产品质量。
汽车尾气处理——三效催化剂(实习报告)【前言】20 世纪70 年代，汽车尾气污染物已成为城市大气主要的人工污染源[1]。
造成城市大气污染的主要物质有总悬浮颗粒TSP、二氧化硫SQ、氮氧化物NO x、臭氧O3、一氧化碳CO重金属和有机污染物等。
其中，因汽车排放形成的污染物包括CO NO x、碳氢化合物HC硫氧化物SQ、铅Pb和细微颗粒物等⑵。
这些污染物严重损害了人类的健康、破坏了人类赖以生存的自然环境。
【摘要】贵金属铂(Pt)、铑(Rh)钯(Pd)因其优异的三效催化性能而在国内外被广泛用作三效催化剂的活性成分。
Rh促进NO x还原，使NO x选择性地还原为N2，对CO有不亚于Pt、Pd的氧化能力；Rh 有较好的抗硫中毒能力。
Pt和Pd对CO HC氧化活性高，Pd对不饱和烃的活性比Pt好，对饱和烃效果稍差，抗S Pb中毒能力差[9]，易高温烧结，与Pb 形成合金。
其中Pd一般作为氧化型催化剂，但是研究表明，Pd也可作为还原型催化剂，对NQ进行净化。
【关键词】三效催化剂化学组成催化原理制备工艺改进措施【正文】一、三效催化剂应用领域20 世纪70 年代，汽车尾气污染物已成为城市大气主要的人工污染源⑴。
造成城市大气污染的主要物质有总悬浮颗粒TSR二氧化硫SQ、氮氧化物NO x、臭氧O3、一氧化碳CO重金属和有机污染物等。
其中，因汽车排放形成的污染物包括CO NO x、碳氢化合物HC硫氧化物SQ、铅Rb和细微颗粒物等［2］。
这些污染物严重损害了人类的健康、破坏了人类赖以生存的自然环境。
我汽车保有量及需求量增长迅速，但目前我国的排放法规对汽车尾气控制要求相对较宽松，汽车整体性能和路况又相对较差，因此，尽管汽车的总保有量与发达国相比还较小，但汽车尾气主要污染物在大气污染物中的分担率却与发达国家相当［2］。
2001年11月10日，我国正式成为“世界贸易组织成员”。
入世后，我国汽车保有量和需求量将进一步增加，而入世对国内的环境质量要求将更为严格。
综述专论引言汽车工业的发展在推动经济繁荣的同时也造成了严重的环境污染。
汽车排放的污染物包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、硫化物、颗粒（铅化合物、黑碳、油雾等）、臭气（甲醛、丙烯醛）等，其中CO、HC、NOx是造成环境污染的三种主要气态污染物，对人体的危害极大，在增加大气污染的同时，也破坏了生态平衡。
更重要的是，这些污染物在一定条件下会生成二次污染物——光化学烟雾，从而对环境造成更大的危害，因此，许多城市将控制机动车尾气作为改善空气质量的重要措施[1]。
而在众多的尾气排放控制手段中，催化净化已经成为控制汽油车尾气污染的重要手段之一[2]。
1.三效催化剂的结构与组成汽车尾气催化剂主要有两种类型：蜂窝型和颗粒型。
但是，由于颗粒型催化剂单位体积的重量为蜂窝型的23倍，且有加热时间长，易磨损等缺点，因此自80年代起，颗粒型催化剂逐渐为蜂窝型催化剂所取代。
汽车尾气催化剂从70年代中期在美国开发并使用三效催化剂机理及技术进展以来，按其特点可以分为以下几个阶段：（1）Pt，Pd氧化型催化剂为第一代产品，主要控制CO和HC的排放，70年代在美国曾得到广泛的应用。
（2）还原氧化双段催化剂为第二代产品，应用于80年代。
在催化剂的还原段，NOx被还原为NH 3，但是经过氧化段又被复原，所以它并未得到实质性的使用。
（3）三元催化剂为第三代产品，主要控制尾气排放中的CO、HC及NOx，其主要活性成分为Pt、Rh、Pd 等贵金属。
（4）单钯催化剂为第四代产品，虽然可耐更高的温度，但对空燃比和燃油的要求也更高，因此未得到工业应用。
现今最为常见的汽车尾气催化剂又被称为三效催化剂或三元催化剂(Three-Way Catalyst，简称TWC)，这是因为它能同时净化汽车尾气中的三种有害成分的缘故。
三效催化剂主要由四部分组成：载体、氧化铝涂层、活性组分和助剂。
1.1载体载体是担载主催化剂和助催化剂组分的组分[3]，从汽车尾气排放标准要求及催化技术发展来看，载体形式主要有颗粒状和整装两类。
贵金属催化剂的应用研究进展一、本文概述贵金属催化剂，以其独特的催化性能和广泛的应用领域，一直是化学催化领域的研究热点。
随着科学技术的不断发展，贵金属催化剂的应用研究进展日益受到人们的关注。
本文旨在全面概述贵金属催化剂的应用研究进展，包括其基本原理、应用领域、制备方法以及未来的发展趋势。
通过对相关文献的综述和整理，本文旨在为研究者提供一个全面、深入的贵金属催化剂应用研究的参考，推动该领域的发展。
本文将简要介绍贵金属催化剂的基本概念和催化原理，为后续研究提供理论基础。
本文将重点综述贵金属催化剂在各个应用领域的研究进展，如石油化工、环境保护、能源转化等。
随后，本文将探讨贵金属催化剂的制备方法，包括传统的物理法和化学法，以及新兴的纳米制备技术等。
本文将展望贵金属催化剂未来的发展趋势，包括催化剂的改性、复合催化剂的研发以及催化剂的再生利用等。
通过本文的综述，我们期望能够为贵金属催化剂的应用研究提供有益的参考，推动该领域的技术进步和创新发展。
二、贵金属催化剂的制备技术贵金属催化剂的制备技术是影响其催化性能和应用效果的关键因素。
近年来，随着纳米技术、物理化学和表面科学的快速发展，贵金属催化剂的制备方法也在不断创新和优化。
物理法是一种传统的贵金属催化剂制备方法，包括蒸发冷凝法、溅射法、离子交换法等。
这些方法能够制备出高纯度的贵金属催化剂，但其设备成本高、工艺复杂，且制备过程中容易引入杂质，影响催化剂的活性。
化学法是目前制备贵金属催化剂最常用的方法，包括浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法等。
这些方法可以通过控制反应条件，调节催化剂的组成和结构，从而优化其催化性能。
例如，浸渍法可以通过将载体浸渍在含有贵金属离子的溶液中，再通过还原剂将贵金属离子还原为金属颗粒，从而制备出负载型贵金属催化剂。
共沉淀法则可以通过将贵金属盐和载体前驱体共同沉淀，再经过热处理和还原，得到具有特定结构和组成的贵金属催化剂。
还有一些新兴的制备方法，如微波辅助法、超声辅助法、光化学法等。
贵金属三效催化剂的研究进展河南科技大学车辆与动力工程学院陈昊王学涛摘要：本文围绕贵金属三效催化剂为中心，介绍它了的现状，详细描述了它的构成和研究进展。
最后，叙述纳米技术在贵金属三效催化剂中的应用。
关键词：贵金属三效催化剂，稀土金属，纳米材料Abstract：This focus on precious metal three-way catalyst as the center，describing its status. A detailed description of its composition and research progress. Finally，description of nanotechnology in the precious metals in the three-way catalyst applications.Key words：precious metal three-way catalyst，rare earth，nanomaterials随着我国经济的高速发展，资源的有限性与环境的日益恶化已经对我们的生存空间造成严重的威胁。
为了能够的缓解环境的自身净化污染物的负担，有效的脱除废气中的污染物是一个重要途径。
废气主要有生活废气和工业废气两部分组成。
生活废气大部分是由现代化交通工具排放出来的尾气构成，而工业废气主要是由工厂中的烟气与垃圾焚烧中的烟气组成。
开展废气的有效治理，已成为当代环境治理急需解决的重大问题之一。
常规的物理化学、生物脱除方法，处理其中的有机物在技术难以完全降解或矿化部分有毒有害有机物。
甚至某些中间产物更加有毒有害，对运行成本和设备上的要求较高，限制了这类废气处理技术。
自从贵金属三效催化剂的引入，在有毒有害的有机难降解污染物的脱除方面有显著的效果，同时它的高活性、高选择性、高热稳定性及良好的物理性能，能脱除其它大部分的污染物。
所以它成为国内外学术界与环境科学与工程界研究的热点与焦点。
1.贵金属三效催化剂的反应机理贵金属三效催化剂具有高活性、高热稳定性、高选择性、良好物理性能[1]，能同时净化废气中的CO、HC和NO x等有害物质。
其反应机理如下：氧化反应(氧化催化剂)：2CO+O2→2CO24H m C n+(m+4n)O2→2mH2O+4nCO2(8n+2m)NO+4H m C n→(4n+m)N2+2mH2O+4nCO2三元反应(三效催化剂)：2NO+2CO→N2+CO24NH3+5O2→4NO+6H2O2.国内贵金属三效催化剂的现状目前，国际上贵金属三效催化剂的主要活性成分为Pt、Pd和Rh等贵金属，这些贵金属虽然具有很好的催化活性,可以将有害气体的排放量减少95%以上，但却存在价格昂贵、资源短缺、成本过高等问题。
依我国的国情来看，要想大范围使用净化效果较好的贵金属催化剂是不现实的，但是我国有着非常丰富的稀土资源。
研究表明[2—4]，稀土金属非常活泼，几乎可与所有的元素发生作用形成化合物，因此具备优良的催化活性,若将其加入到相应的催化剂载体中，则会有效的提高催化剂的抗毒性、催化活性和高温稳定性。
从而能研制出高效的，性价比高的三效催化剂。
3.贵金属三效催化剂的组成贵金属三效催化剂由四部分组成：载体、涂层、活性组分和助剂。
3.1载体与其研究现状载体主要是用来承载有催化活性的材料。
贵金属三效催化剂载体作用是：提供有效表面和合适孔结构；使催化剂获得一定的机械强度；提高催化剂的热稳定性能；与活性组分和助剂作用而形成新化合物；节省贵金属的用量，这对贵金属催化剂是非常重要的。
现在使用的大部分都是整体式载体，它是由许多薄壁平行小通道构成的整体，其气流阻力小、几何表面积大、无磨损、适于高温、催化转化率高[5]。
整体式载体主要有陶瓷和金属材料两种，目前最常用的是整体蜂窝状堇青石陶瓷(2MgO：2AI2O3：5SiO2)。
另外，高孔密度、薄壁的载体是整体式载体的发展趋势。
因为它可以明显改善催化剂的起燃特性和空燃比特性；它的低热质特性和对催化剂起燃特性的改善，可以缩短催化剂达到起活的时间，从而对CO、HC s和NO x进行更好的排放控制，尤其对HC s的排放控制效果十分显著；同时可以通过应用高孔密度、薄壁的载体所具有的大开孔面积和低热质特性改善催化剂对HC的储存和催化转化能力，但也要充分考虑互作氧化还原剂的HC s与NO x的动态平衡问题，从而做出相应适当的调整[6]。
3.2涂层与其研究现状涂层附着于载体的表面，可以提供较大的比表面来附着贵金属并为其创造的良好催化环境[7]。
涂层浆液物性、pH、粒子大小、固含量及粘度都影响涂层性质并间接影响催化活性。
由于涂层是附着在载体的表面，所以要求它对载体附着性能要好且附着均匀，比表面大，高温稳定性好。
涂层材料通常采用，γ~Al2O3—Al2O3八种变体中的一种，其有很强吸附能力和大比表面，但大于1000℃就变的不稳定，而且相变会向比表面很小a ~Al2O3，使催化剂活性下降。
为防止γ~Al2O3高温相变，通常加人Ce、La、Ba、Sr、Zr等稀土或碱土元素氧化物作为助剂[8]。
由于涂层是用来衔接载体与活性组分的，所以它的兼容性与稳定性显得非常重要。
通过添加适当的助剂来提高它的性能是今后主要的研究方向之一。
3.3活性组分与其研究现状贵金属铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)因其优异的三效催化性能而在国内外被广泛用作三效催化剂的活性成分。
Rh促进NO x还原，使NO x选择性地还原为N2，对CO有不亚于Pt、Pd的氧化能力；Rh有较好的抗硫中毒能力。
Pt和Pd对CO、HC氧化活性高，Pd对不饱和烃的活性比Pt好，对饱和烃效果稍差，抗S、Pb中毒能力差[9]，易高温烧结，与Pb形成合金。
其中Pd一般作为氧化型催化剂，但是研究表明，Pd也可作为还原型催化剂，对NO x进行净化。
钯的化学特性更接近于铑，而它的价格仅为铑的1/20~1/8，成为替代铑的首选金属。
另外Pd比Pt、Rh资源更丰富、良好的低温活性及催化氧化活性，抗高温烧结性，能大大降低成本、提高催化剂寿命，甚至在某些性能上超过Pt、Rh，因此全Pd催化剂已经成为三效催化剂研究发展的一个重要方向。
在负载总量一定的情况下，贵金属在催化剂中的负载种类和比例对催化剂的起燃特性、空燃比特性和催化转化效率都有着非常重要的影响：(1)对PtPd／Rh 催化剂，Pd比例的增加有利于拓宽空燃比窗口，提高催化转化效率，但当Pt、Pd比例相同时会出现作用降低现象，在催化选择作用上表现尤为突出；(2)贵金属负载总量相同的Pd／Rh和Pt／Rh催化剂表现出截然相反的效果，前者在所有催化剂中表现最佳，而后者除在起燃特性上稍好外，其它方面均表现最差；(3)单钯催化剂虽然在起燃特性、催化转化效率方面表现较差一点，但在空燃比特性表现出甚至优于高Pt催化剂的效果[10]。
所以全Pd催化剂有待我们进一步的研制开发。
据相关研究表明，温度越低则贵金属催化活性越高，催化活性与贵金属Pt、Pd及Rh的粒径呈线形关系，因此防止贵金属微粒增大非常重要。
贵金属颗粒呈纳米的超细微粒分散在涂层中时，催化剂才具有很高的催化活性，但随着贵金属微粒的增大其催化活性随之降低。
为确保催化剂具有良好的催化性能，其关键在于一直保持贵金属在纳米级。
所以添加助剂增强涂层的稳定性抑制贵金属微粒的增大[11]是非常重要的。
3.4助剂与其研究现状稀土金属十分活泼，将其加入催化剂活性组分中，能提高催化剂的抗铅、硫中毒性能和耐高温稳定性，并能改善催化剂的空燃比工作特性。
纳米级稀土化合物具备一些奇特的催化特性。
这是由于稀土元素功能独特，原子结构特殊，内层4f轨道未成对电子多，原子磁矩高，电子能级极其丰富，比周期表中所有其它元素电子能级跃迁的数目多1—3个数量级；稀土金属几乎可与所有元素发生作用形成化合物，容易失去电子形成多种价态、多配位数(3—12)的化合物，从而具有独特的催化性质，将其加入贵金属三效催化剂中会表现出一些重要的作用。
可以提高催化剂的机械强度，提高催化剂的活性、高温稳定性和储氧能力，提高催化剂的抗中毒能力，具有三效催化剂的效果[12]。
铈(Ce)是贵金属三效催化剂中最主要的助剂之一，它的主作用是：通过氧化态CeO2和还原态Ce2O3之间的变换，加强材料的氧储存与释放能力；分散贵金属及对活性氧化铝涂层起稳定作用；促进水煤气转化反应，有利于NO 还原，水蒸汽存在下提高NO转化率；与贵金属存在强相互作用，在金属载体界面上增强反应表面活性位；增加催化剂抗硫中毒能力；提高催化剂载体机械强度，具有稳定晶型结构和阻止体积收缩的双重作用。
然而CeO2在大于850℃高温下，容易发生烧结，比表面积降低，使其储氧能力下降，大大的限制了它在实际中的应用范围。
在CeO2中掺杂入ZrO2形成固溶体，可显著提高热稳定性，降低氧扩散的位阻，增加CeO2中晶格氧的扩散速率和活动能力，降低CeO2还原的活化能。
固溶体具有更高的储氧能力，同时还能降低贵金属三效催化剂的起燃温度[13]。
另外在含有CeO2-ZrO2的催化剂中加入BaO后，能进一步增强水气变换、蒸汽重整及CO的氧化反应，而对C3H8的氧化反应则没有促进作用，表明CeO2-ZrO2和BaO共存时，能扩大催化剂的工作窗口，提高催化剂的三效性能．Piras等[14]发现对于CeO2含量介于2%~15%的γ~Al2O3体系，在1373 K高温空气中加热6 h后，其表面积高于纯的γ~Al2O3；在更高的温度1473 K处理时，不同的气氛有不同的结果，在氧化条件下，CeO2对Al2O3几乎无稳定作用，然而在还原和还原再氧化条件下，CeO2/Al2O3能很好地保持较大的比表面积。
其主要原因是Ce与Al2O3形成了CeAlO3，从而有效阻止了α~ Al2O3晶相的生成，抑制了晶粒长大。
Alessandro Trovarelli等人研究发现，与传统的含CeO2的三效催化剂相比，铈锆固溶体具有：1)更高的热稳定性；2) Ce4+/Ce3+氧化还原对具有更高的还原效率；3)良好的储氧和释放氧的能力。
另外一些研究人员发现，把Zr或Y掺杂到PrO2的晶格中，可以制备出储氧能力和氧化还原性能比CeO2基固溶体更优异的储氧材料[15]。
大量的研究发现，固溶体储氧材料的储氧性能和氧化还原性能与固溶体的氧空位浓度、氧空位的迁移率、表面积的大小以及阴离子缺陷的形成等因素有十分密切的关系，所以只要能够提高固溶体的结构缺陷，就可以改善储氧材料的储氧性能和热稳定性。
镧(La)也是常用的常用的催化助剂，主要以La2O3形式存在。
La2O3是最早用于改善Pd催化剂性能的稀土金属氧化物，其在Pd催化剂中的作用为：提高Pd 催化剂的还原活性和选择性；促进HC、CO的水气反应；增加NO x的化学吸附量。
