第九章 稀土催化剂材料PPT课件
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稀土催化及助剂材料
稀土催化及助剂材料一、稀土催化及助剂材料的基本概念稀土元素是指周期表中第三个元素系列中的15个元素，包括镧系和钪系元素。
这些元素在地壳中分布极度不均匀，因此被称为“稀土”。
稀土元素具有较特殊的化学性质，包括较强的氧化还原能力、较高的催化活性和较大的化学活性等特点。
因此，稀土元素被广泛应用于催化反应和助剂材料中，成为现代化学领域中不可或缺的重要材料。
稀土催化及助剂材料是利用稀土元素作为催化剂或助剂来加速化学反应或改变反应路径的材料。
这些材料可以提高反应速率、增加产物选择性、减少反应温度或压力等，在化学合成、环境保护、能源转化等领域发挥着重要作用。
稀土催化及助剂材料因其独特的性能和广泛的应用前景而备受关注。
二、稀土催化原理稀土元素在催化反应中的作用主要是与底物、反应中间体和产物形成稳定或活化的配合物，从而改变反应的速率和产物选择性。
稀土催化反应包括氧化还原、加成、氢化、羰基化、亲核取代等多种类型，其催化原理主要包括以下几种：（1）配位效应：稀土元素在催化反应中与底物分子或反应中间体形成配合物，从而改变反应的速率和选择性。
这种配位效应可通过稀土元素的配位效应对反应底物的选择性作用，也可通过稀土元素催化剂对反应中间体的稳定性改善反应速率。
（2）氧化还原性质：稀土元素具有较强的氧化还原性质，可以在氧化还原反应中作为电子传递体参与反应过程。
稀土元素可在氧化还原反应中扮演氧化剂、还原剂或催化剂的角色，从而改变化学反应的方向和速率。
（3）酸碱性质：稀土元素及其化合物具有较强的酸碱性质，可以在酸碱催化反应中作为酸性或碱性催化剂参与反应过程。
稀土元素催化剂的酸碱性质可以对反应底物的活化和中间体的稳定性产生影响，从而影响反应速率和产物选择性。
稀土催化原理的研究有助于揭示稀土元素在催化反应中的作用机制，为稀土催化剂的设计和优化提供理论指导。
三、稀土催化及助剂材料的应用领域稀土催化及助剂材料在化学合成、环境保护、能源转化等领域有广泛的应用。
稀土催化剂研究进展PPT45页
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
稀土催化剂研究进展
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
பைடு நூலகம்
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
稀土催化剂课件
神奇的稀土
通常稀土是以氧化物（CeO2、Y2O3 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。
作 用 一
• 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，抑制相变，能够起到稳定 晶格结构和防止体积收缩的双重作用。
作 用 四
• 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。
举例子
相关机理
• • • • • CO( 气) +( 稀土催化剂) →CO( 吸附态) CO( 吸附态) +O2- →CO2( 气) +□2CO2( 吸附态) →CO2( 气) +( 稀土催化剂) O2( 气) +2□2- →2O2式中, O2-表示晶格氧离子; □2-表示表层阴 离子空缺。
稀土催化剂
讲解人：胡鑫
1、化工领域催化剂 3、合成橡胶催化剂
2、石油化工催化剂
4、汽车尾气催化剂
1 2
3
雾霾是什么？ 它从哪里来？ 我们怎么办？
现 状
现在应该秒懂了吧！
背景知识
•汽车尾气的产生
• 内燃机的燃料在燃烧过程中，因多方面原因，造 成燃烧不完全，其排气成份有二氧化碳 （CO2）、水蒸汽（H2O）、一氧化碳（CO）、 碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、铅 化合物、硫化合物等。其中一氧化碳（CO）、 碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）是造 成环境污染的三种主要气态污染物。
稀土催化剂材料综述26页PPT
稀土催化剂材料综述
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
稀土纳米材料ppt
应用领域的研究进展
能源领域
环境领域
稀土纳米材料在太阳能电池、燃料电池和 锂电池等领域具有广泛应用，可以提高光 电转换效率、能量密度和循环寿命。
稀土纳米材料可用于水处理、空气净化、 土壤修复等方面，具有高效、环保和可持 续性等优点。
生物医学领域
电子信息领域
稀土纳米材料在药物载体、生物成像、肿 瘤治疗等方面展现出巨大潜力，为生物医 学领域的发展提供了新的思路和方法。
空气净化
利用稀土纳米材料的吸附 和催化性能，可有效去除 空气中的有害气体和颗粒 物。
水处理
稀土纳米材料可用于水处 理过程中重金属离子的吸 附和降解有机污染物。
土壤修复
通过稀土纳米材料的修复 作用，能够有效治理土壤 污染，恢复土壤生态功能。
电子信息领域
显示技术
01
稀土纳米材料具有优异的光学性能，可用于制造高亮度、低能
耗的显示器。
电子元器件
02
利用稀土纳米材料的磁学和电学性能，可制造高效、高密度的
电子元器件。
信息存储
03
稀土纳米材料在信息存储技术中具有潜在的应用价值，如提高
存储密度和读写速度。
04
稀土纳米材料的研究进展
新型制备技术的研究进展
化学气相沉积法
通过控制反应条件，如温度、压力、气体流量等，实现稀土纳米材料 的可控合成。
稀土纳米材料的重要性
稀土纳米材料由于其独特的物理和化学性质，在能源、医 疗、环保等领域中具有广泛的应用前景。例如，稀土纳米 材料可用于高效太阳能电池、荧光探针、催化剂等。
稀土纳米材料的研究对于推动纳米科技的发展和实现其在 各领域中的应用具有重要意义，同时也为稀土资源的可持 续发展提供了新的途径。
《稀土催化剂》课件
由稀土硫化物制成的催化剂，用于各种硫化反 应。
碳酸盐催化剂
由稀土碳酸盐制成的催化剂，用于酯化和酯加 成反应。
稀土催化剂的应用
炼油催化 cracking
稀土催化剂在炼油工艺中起着关键作用，用于燃料 转化和裂解反应。
有机合成催化
稀土催化剂在有机合成中广泛应用，用于高效催化 各种有机反应。
汽车尾气净化催化
稀土催化剂用于汽车尾气净化系统中，帮助减少有 害气体排放。
电化学催化
稀土催化剂在电化学反应中起着重要作用，用于储 能和催化合成。稀土催化Fra bibliotek的前景1
应用前景
稀土催化剂在许多领域仍具有巨大的发展潜力，包括能源、环境和化学工业。
2
研究挑战
进一步研究稀土催化剂的性质和反应机理是当前的挑战之一。
3
新领域的发展
《稀土催化剂》PPT课件
稀土催化剂是一种特殊类型的催化剂，它们由稀土元素组成。
简介
稀土催化剂具有独特的化学特性和催化活性，广泛应用于各个领域。
稀土催化剂的种类
氧化物催化剂
由稀土氧化物制成的催化剂，用于化学反应中 氧化和还原反应。
氮化物催化剂
由稀土氮化物制成的催化剂，用于氨合成等反 应。
硫化物催化剂
拓展稀土催化剂的应用，探索其在新兴领域的潜在用途。
结论
稀土催化剂在许多化学反应中发挥着重要作用，但也存在一些挑战。未来的 研究和应用将进一步推动稀土催化剂的发展。
碳酸盐催化剂
由稀土碳酸盐制成的催化剂，用于酯化和酯加 成反应。
稀土催化剂的应用
炼油催化 cracking
稀土催化剂在炼油工艺中起着关键作用，用于燃料 转化和裂解反应。
有机合成催化
稀土催化剂在有机合成中广泛应用，用于高效催化 各种有机反应。
汽车尾气净化催化
稀土催化剂用于汽车尾气净化系统中，帮助减少有 害气体排放。
电化学催化
稀土催化剂在电化学反应中起着重要作用，用于储 能和催化合成。稀土催化Fra bibliotek的前景1
应用前景
稀土催化剂在许多领域仍具有巨大的发展潜力，包括能源、环境和化学工业。
2
研究挑战
进一步研究稀土催化剂的性质和反应机理是当前的挑战之一。
3
新领域的发展
《稀土催化剂》PPT课件
稀土催化剂是一种特殊类型的催化剂，它们由稀土元素组成。
简介
稀土催化剂具有独特的化学特性和催化活性，广泛应用于各个领域。
稀土催化剂的种类
氧化物催化剂
由稀土氧化物制成的催化剂，用于化学反应中 氧化和还原反应。
氮化物催化剂
由稀土氮化物制成的催化剂，用于氨合成等反 应。
硫化物催化剂
拓展稀土催化剂的应用，探索其在新兴领域的潜在用途。
结论
稀土催化剂在许多化学反应中发挥着重要作用，但也存在一些挑战。未来的 研究和应用将进一步推动稀土催化剂的发展。
稀土纳米材料 pptppt课件
ppt课件
5
独居石
ppt课件
6
镧
铈
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7
氟碳铈矿
化学成分性质：（Ce，La）。机械混入物有SiO2、 Al2O3、P2O5。氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、 H2SO4、H3PO4。
晶体结构及形态：六方晶系。复三方双锥晶类。晶体 呈六方柱状或板状。细粒状集合体。
物理性质：黄色、红褐色、浅绿或褐色。玻璃光泽、 油脂光泽，条痕呈白色、黄色，透明至半透明。硬度 4～4.5，性脆，有时具放射性、具弱磁性。在薄片中 透明，在透射光下无色或淡黄色，在阴极射线下不发 光。
掺稀土的ZrO2是一种应用广泛的陶瓷材料，添加 Y2O3, CeO2或La2O3 等稀土元素的作用在于防止 ZrO2高温相变和变脆，生成ZrO2相变增韧陶瓷结构 材料。纳米Y2O3-ZrO2陶瓷具有很高的强度和韧性， 可用作刀具、耐腐零件，可制成陶瓷发动机部件；用 于燃料电池作为固体电解质。
ppt课件
稀土纳米材料
ppt课件
1
概念
稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现， 当时人们常把不溶于水的固体氧化物称 为土。稀土一般是以氧化物状态分离出 来的，虽然在地球上储量非常巨大，但 冶炼提纯难度较大， 显得较为稀少，得 名稀土。
ppt课件
2
主要元素
根据稀土元素原子电子层结构和物理化 学性质，以及它们在矿物中共生情况和 不同的离子半径可产生不同性质的特征， 十七种稀土元素通常分为二组：
ppt课件
14
1、稀土纳米陶瓷材料
纳米陶瓷具有超塑性，高的断裂韧性，能降低烧结温 度和提高烧结速度等优点，其原因在于利用纳米粒子 的粒径小、比表面积大并具有高的扩散速率。例如， 10nm的陶瓷微粒比10µm的烧结速度提高12个数量 级，这是因为纳米陶瓷低温下烧结的过程主要受晶界 扩散控制，就导致烧结速度由晶粒尺寸来决定。
稀土化合物的制备讲解材料38页PPT
稀土化合物的制备讲解材料
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
第10章稀土催化剂ppt课件
催化剂组成
活性组分、载体和助催化剂。
活性组分又叫主催化剂，是多组分催化剂的主体，是必备的组分。
载体，是活性组分的分散剂、黏合物或支 撑体，是负载活性组分的骨架，它的主要作 用是提供孔结构和高表面积，增大催化剂的 强度。
六十年代后，对稀土元素（主要是氧化物） 的催化作用进行了广泛地研究，得到了一些 规律性的结果。总结起来就有如下的内容：
年份 CO
ＨＣ
NOx
西欧统一标准 1985
日本
1975
瑞典
1983
1989
10~35 2.1 24.2 0.25
2.6~8.2 0.75 2.1 0.25
1~1.4 1.9 1.9 0.62
1983年9月14日中国也颁布了汽车尾气排放标准
车别
CO%
HC%
新生产车
≤5
在用车
≤6
进口车
≤4.5
≤0.25 ≤0.30 ≤0.10
三效催化剂
用一种催化剂同时净化汽车排气中的CO、 HC、NOx的三效催化系统，是把CO、HC完 全氧化成CO2和水，把NOx还原成氮气的反 应系统。
为了用一种催化剂以高净化率消除CO、HC、 NOx三种成分，需通过排气中的还原成分 (CO、HC、H2)与氧化成分(O2、NOx)保持 化学当量的比例来实现。
（2）在伴随有反应物质间电子转移形成化学键的催 化反应中，由于稀土元素的4f电子受到外层电子很 强的遮蔽作用，加之外层电子排列情况又基本相似， 所以各稀土元素很难表现出各自的特点。
（3）稀土氧化物催化作用的特征，除了导致邻位氢 与对位氢之间转位反应的磁性质之外，集中在与催 化氧化反应相关的晶格氧的移动性及类似于碱金属 的碱性方面。
稀土材料PPT
稀土永磁微电机
各类稀土材料简介
稀土超磁致伸缩材料
稀土超磁致伸缩材料是国外八十年代末新开发的新型功能材料 。主要是指稀土-铁系金属间化合物。这类材料具有比铁、镍等大 得多的磁致伸缩值，其磁致伸缩系数比一般磁致伸缩材料高约 102～103倍，因此被称为大或超磁致伸缩材料。并且机械响应快 、功率密度高，在所有商品材料中，稀土超磁致伸缩材料是在物 理作用下应变值最高、能量最大的材料。 目前已广泛应用于多种领域，从燃料喷射系统、液体阀门控制、 微定位到机械致动器、太空望远镜的调节机构和飞机机翼调节器 等领域。它具有比传统的磁致伸缩材料和压电陶瓷高几十倍的伸 缩性能。所以可广泛用于声纳系统、大功率超大型超声器件、精 密控制系统、各种阀门、驱动器等，是一种具有广阔发展前景的 稀土功能材料。这种材料的发展使电-机械转换技术获得突破性进 展。对尖端技术、军事技术的发展及传统产业的现代化产生了重 要作用。
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稀土材料
简介与应用
主讲：马经慧
什么是稀土
• 稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的， “土”是按当时的习惯，称不溶于水的物质，故称稀土。 以稀土元素为材料的叫做稀土材料。 • 稀土就是化学元素周期表中镧系元素以及与镧系的15个 元素密切相关的两个元素—钪（Sc）和钇（Y）共17种元 素，称为稀土元素。简称稀土。
稀土材料的应用
六、稀土在催化剂中
（2）稀土 汽车尾气 净化催化 剂 （3）合成 橡胶用的 催化剂
•在石油工业中采用稀土分子筛催化剂进行石油裂化催化， 可以大幅度提高原油裂化转化率，增加汽油和柴油的产 率。运用稀土分子筛催化剂进行石油裂化催化，具有原 油处理量大、轻质油收率高、产品质量高、活性高、生 焦率低、催化剂损耗低、选择性好等优点。
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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 变，能够起到稳定晶格结构和防 止体积收缩的双重作用。
第五章 稀土催化剂材料
1
一、化工领域用催化剂
二、石油裂化催化剂
内
三、合成橡胶领域用催化剂
容
四、汽车尾气净化催化剂
四、 汽 车 尾 气 净 化 催 化 剂
我国现状
据统计,截止2007年底,全国机动 车保有量达到1.598亿辆,其中汽 车保有量为近5700万辆,较 2006 年增长了14.28%,且呈快速增长 趋势。城市汽车污染排放问题 日益突出,已成为继城市煤烟污 染之后的又一主要污染源,所引 起的大气污染是一个不 容忽视 的问题。
化
带来不良影响,表现为智力下降、肾损
催
伤、不育症以及高血压等。
化
剂
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。NOx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，NO2分解产生的 O和O2生成O3，还进一步与烃类反应 形成光化学二次污染，对人类健康造
二、尾气排放及净化
1.尾气排放
燃油机动车的气态排放物主要由 CO、NOx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
汽
排入大气中造成铅污染。半个多世纪
车
以来,通过汽车燃烧排入大气中的铅已
尾 气 净
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
成更大的伤害，同时，NOx还是形成 酸雨和引起气候变化的主要原因。
目前，全球燃油车辆中仅汽车就每 年向大气排放20亿吨CO、4亿吨HC、 2亿吨NOx。
目前，世界汽车排放标准并立， 分为欧洲、美国、日本标准体系。
欧洲标准测试要求相对而言比较
汽
宽泛，是发展中国家大都沿用的
车
汽车尾气排放体系。并且，由于
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
我国的轿车车型大多从欧洲引进
净
生产技术，中国大体上采用欧洲化源自标准体系。催化
剂
我国现阶段使用的是中国Ⅲ 号排放标准，相当于欧Ⅲ和欧 Ⅳ的汽车排放 。中国Ⅲ号标准
的尾气污染物排放限值比我国 目前现行的第Ⅱ阶段标准降低 了30%。
这个计划在不断的修改和修 订，2000年，执行EU Phase 3标准，CO 、NOx和 HC限制 在1.5g/Km、0g/Km和 0.2g/Km。
2.尾气净化
尾气净化分为机内净化和机外净 化两种。
机内净化是通过对发动机、曲轴
箱涉及的改进和燃油精制等方法
来降低有害气体的生成。在这方
面改革比较难，而且机内净化只
汽 车 尾
能减少有害物质生成，不能从根 本上消除有害气体。
气
必须加快研究机动车尾气后处理
净
净化技术的速度，才能适应交通
化 催
运输业的告诉发展。
从上世纪80年代起,美国联邦政 府提高了车辆NOx的排放标准, 从而促进了新型催化剂的产生和 发展,铂铑钯三效催化剂应运而生。 随着汽车排放标准的逐步严格,到 上世纪90年代,三效催化剂除通 常工况下的催化功能外,还能解决 汽车冷启动时的污染控制,以及克 服富氧气氛下的NOx还原问题。 三效净化催化剂是目前汽车尾气 净化的主流技术。
6 N O 4 N3 H 5 N 2 6 H 2 O
气 净
2N3H N23H 2
化
催
化
剂
(2)还原反应
2 N O 2 H 2 N 2 2 H 2 O
NxO xC O 1/2N 2xC 2 O
汽
C O H 2 O C2 O H 2
车
尾
气
净
化
催
化
剂
目前我国稀土催化剂制成的净 化装置的转换率较高，如CO的 转换率为90%左右，HC转换率 为85%，NOx的转化率为70% 以上，与美国、日本和欧洲研
4.稀土在尾气净化催化剂中的 作用
通常稀土是以氧化物（CeO2、 Y2O3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。
化
的CO和HC等有害物质氧化为CO2和
催 化
H2O，将NOx还原成N2。
剂
(1)氧化反应
2CO O 2 2C2O 4 H 5 C O 2 4 C 2 O 2 H 2 O
2 N 2 O C O 2 C2 O N 2
汽
4 H 1 N C 0 5 O N 2 4 C 2 2 O H 2 O
车 尾
化
剂
机外净化是通过安装催化净化器， 使有害物质转化为无害物质，这是目 前机动车尾气净化的最有效方法，被 世界发达国家广泛应用。
采用电子控制燃烧喷射技术（EFI）
和三元催化转换器(TWC)组成的闭环
汽
控制系统是目前尾气净化的主流技术，
车
能较好的控制排放。
尾
催化净化器的原理是利用催化剂表
气 净
面发生的氧化和还原反应，将排气中
制的稀土催化剂的转化率水平 接近。
3.稀土净化催化材料的类型
LaMO3（M=Co，Ni，Mn，Fe，Cr）
活性组分的晶相
LnCoO3（Ln=La，Pr，Nd，Gd，Ho）
活性组分
La1-xAxCoO3 La1-xAxMnO3 AxB1-xLO3
催化剂形状
LaxSr1-xFeyMn1-y-zPd2O3
一、汽车尾气净化催化剂的发展概况
汽车尾气催化净化技术,是随着汽车 排放标准的日益严格而逐步发展起来的。 1959年在美国加州,首次颁布了控制汽车 排放污染物的立法,并于 1975年率先将净 化催化剂应用于汽车工业。上世纪60年 代到70年代中期,由于汽车排放法规中只 要求控制CO和HC,出现了“两效”催化 剂, 即氧化型催化剂,该催化剂的活性组分 以贵金属铂或钯为主,将尾气中的HC和 CO同时氧化,从而降低了HC和CO的污染 物排放。
第五章 稀土催化剂材料
1
一、化工领域用催化剂
二、石油裂化催化剂
内
三、合成橡胶领域用催化剂
容
四、汽车尾气净化催化剂
四、 汽 车 尾 气 净 化 催 化 剂
我国现状
据统计,截止2007年底,全国机动 车保有量达到1.598亿辆,其中汽 车保有量为近5700万辆,较 2006 年增长了14.28%,且呈快速增长 趋势。城市汽车污染排放问题 日益突出,已成为继城市煤烟污 染之后的又一主要污染源,所引 起的大气污染是一个不 容忽视 的问题。
化
带来不良影响,表现为智力下降、肾损
催
伤、不育症以及高血压等。
化
剂
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。NOx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，NO2分解产生的 O和O2生成O3，还进一步与烃类反应 形成光化学二次污染，对人类健康造
二、尾气排放及净化
1.尾气排放
燃油机动车的气态排放物主要由 CO、NOx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
汽
排入大气中造成铅污染。半个多世纪
车
以来,通过汽车燃烧排入大气中的铅已
尾 气 净
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
成更大的伤害，同时，NOx还是形成 酸雨和引起气候变化的主要原因。
目前，全球燃油车辆中仅汽车就每 年向大气排放20亿吨CO、4亿吨HC、 2亿吨NOx。
目前，世界汽车排放标准并立， 分为欧洲、美国、日本标准体系。
欧洲标准测试要求相对而言比较
汽
宽泛，是发展中国家大都沿用的
车
汽车尾气排放体系。并且，由于
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
我国的轿车车型大多从欧洲引进
净
生产技术，中国大体上采用欧洲化源自标准体系。催化
剂
我国现阶段使用的是中国Ⅲ 号排放标准，相当于欧Ⅲ和欧 Ⅳ的汽车排放 。中国Ⅲ号标准
的尾气污染物排放限值比我国 目前现行的第Ⅱ阶段标准降低 了30%。
这个计划在不断的修改和修 订，2000年，执行EU Phase 3标准，CO 、NOx和 HC限制 在1.5g/Km、0g/Km和 0.2g/Km。
2.尾气净化
尾气净化分为机内净化和机外净 化两种。
机内净化是通过对发动机、曲轴
箱涉及的改进和燃油精制等方法
来降低有害气体的生成。在这方
面改革比较难，而且机内净化只
汽 车 尾
能减少有害物质生成，不能从根 本上消除有害气体。
气
必须加快研究机动车尾气后处理
净
净化技术的速度，才能适应交通
化 催
运输业的告诉发展。
从上世纪80年代起,美国联邦政 府提高了车辆NOx的排放标准, 从而促进了新型催化剂的产生和 发展,铂铑钯三效催化剂应运而生。 随着汽车排放标准的逐步严格,到 上世纪90年代,三效催化剂除通 常工况下的催化功能外,还能解决 汽车冷启动时的污染控制,以及克 服富氧气氛下的NOx还原问题。 三效净化催化剂是目前汽车尾气 净化的主流技术。
6 N O 4 N3 H 5 N 2 6 H 2 O
气 净
2N3H N23H 2
化
催
化
剂
(2)还原反应
2 N O 2 H 2 N 2 2 H 2 O
NxO xC O 1/2N 2xC 2 O
汽
C O H 2 O C2 O H 2
车
尾
气
净
化
催
化
剂
目前我国稀土催化剂制成的净 化装置的转换率较高，如CO的 转换率为90%左右，HC转换率 为85%，NOx的转化率为70% 以上，与美国、日本和欧洲研
4.稀土在尾气净化催化剂中的 作用
通常稀土是以氧化物（CeO2、 Y2O3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。
化
的CO和HC等有害物质氧化为CO2和
催 化
H2O，将NOx还原成N2。
剂
(1)氧化反应
2CO O 2 2C2O 4 H 5 C O 2 4 C 2 O 2 H 2 O
2 N 2 O C O 2 C2 O N 2
汽
4 H 1 N C 0 5 O N 2 4 C 2 2 O H 2 O
车 尾
化
剂
机外净化是通过安装催化净化器， 使有害物质转化为无害物质，这是目 前机动车尾气净化的最有效方法，被 世界发达国家广泛应用。
采用电子控制燃烧喷射技术（EFI）
和三元催化转换器(TWC)组成的闭环
汽
控制系统是目前尾气净化的主流技术，
车
能较好的控制排放。
尾
催化净化器的原理是利用催化剂表
气 净
面发生的氧化和还原反应，将排气中
制的稀土催化剂的转化率水平 接近。
3.稀土净化催化材料的类型
LaMO3（M=Co，Ni，Mn，Fe，Cr）
活性组分的晶相
LnCoO3（Ln=La，Pr，Nd，Gd，Ho）
活性组分
La1-xAxCoO3 La1-xAxMnO3 AxB1-xLO3
催化剂形状
LaxSr1-xFeyMn1-y-zPd2O3
一、汽车尾气净化催化剂的发展概况
汽车尾气催化净化技术,是随着汽车 排放标准的日益严格而逐步发展起来的。 1959年在美国加州,首次颁布了控制汽车 排放污染物的立法,并于 1975年率先将净 化催化剂应用于汽车工业。上世纪60年 代到70年代中期,由于汽车排放法规中只 要求控制CO和HC,出现了“两效”催化 剂, 即氧化型催化剂,该催化剂的活性组分 以贵金属铂或钯为主,将尾气中的HC和 CO同时氧化,从而降低了HC和CO的污染 物排放。