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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。
浅谈三效催化剂的研究进展
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浅谈三效催化剂的研究进展
摘要：汽车尾气控制已成为现今环保的.热门话题.当前三效催化剂作为第四代汽车尾气催化剂在世界上得到了广泛的认同,并已进行了深入的研究和开发.文章主要论述了三效催化剂的催化原理、制备工艺、失活机理、工程应用等方面的问题.在此基础上,指出了中国研究发展自己的三效催化剂的方向.作者：杨玉芬陈啟虎张永晖李建东崔建兰 YANG Yu-fen CHEN Qi-hu ZHANG Yong-hui LI Jian-dong CUI Jian-lan 作者单位：中北大学,化工与环境学院,山西,太原,030051 期刊：山东化工 Journal：SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)：2010, 39(7) 分类号：X734.201 TQ426.96 关键词：汽车尾气三效催化剂进展。
开题报告：三效催化剂的制备及研究一、背景化学催化是一种常用的工业技术，它利用催化剂降低反应活化能，提高反应速率和选择性。
三效催化剂是一种通过自由基反应制备的催化剂，具有催化活性高、选择性好和反应速率快等特点，被广泛应用于石油化工、有机合成和生物化学等领域。
目前，三效催化剂的制备和研究仍存在一些问题和挑战。
例如，催化剂的纯度、晶体结构、晶格畸变和催化剂与基底相互作用等方面都需要进一步探索和研究。
因此，本次研究旨在探究三效催化剂的制备方法和催化机理，为其在工业应用中的发展提供理论和实验基础。
二、研究方法本次研究将采用以下方法：1.纯化原料：采用柱层析法和溶剂结晶法，分离和纯化催化剂中的杂质和不纯物。
2.催化剂的制备：通过自由基反应制备三效催化剂，包括催化剂的合成、结构表征和表面性质分析等步骤。
3.催化性能测试：通过催化剂的活性测试、选择性测试和反应动力学研究，探究三效催化剂的催化性能及其与反应机理之间的关系。
三、预期结果通过对三效催化剂的制备和研究，预期可以得到以下结果：1.成功制备高纯度的三效催化剂，实现催化剂的结构和表面性质的控制。
2.探究三效催化剂的催化性能和反应机理，以及催化剂中的相关物理化学过程。
3.为三效催化剂在工业生产和科学研究中的应用提供理论和实验基础，促进其在相关领域的发展。
四、研究意义本次研究对于三效催化剂的制备和研究具有重要的意义和价值，具体如下：1.深入探究三效催化剂的催化机理和物理化学过程，为其在工业应用中的发展提供基础和支持。
2.提高催化剂的纯度和稳定性，长期促进相关领域的科学研究和产业发展。
3.开发出新型的三效催化剂，满足不同领域的应用需求，推动相关领域的技术进步和产业升级。
五、结论本次研究旨在探究三效催化剂的制备方法和催化机理，通过纯化原料、催化剂的制备和催化性能测试等步骤，实现对三效催化剂的结构控制和性能优化。
本次研究的预期结果和意义都具有重要的科学研究和工业应用价值，为相关领域的发展提供可靠的理论和实验基础。
车用三效催化剂的研究进展王大祥催化净化工程中心一、概述1886年德国人C.F. Benz发明了第一辆汽车，为人们的生活和工作、为社会带来了福音。
但是，1943年和1954年美国洛杉矶就发生了两次典型的、因汽车尾气污染所造成的光化学烟雾事件。
至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SO2、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SO x、铅Pb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。
文献[3]对汽车尾气的化学组分、浓度分布及形成污染的机理等，作了详细的讨论与分析。
我国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。
北京已成功获得了2008年夏季奥运会的主办权。
“绿色奥运”的承诺对北京的大气环境质量提出了更高的要求。
为此北京市政府加大了对环境污染治理的力度，尤其是加大了对大气污染的治理力度。
北京市“九五”期间在环境保护方面累计投入约330亿元，约占其国内生产总值GDP的3.3％[4]。
其中有相当部分的资金用于对机动车尾气污染的治理。
同时，为控制日趋严重的机动车尾气排放物污染问题，我国政府在1983年颁布实施了第一部全国性汽车排放标准[5]。
2001年1月1日，国家技术监督局又颁布实施了四项新的汽车排放国家标准[6-9]，新标准将使我国对新车的排放要求达到欧洲90年代初期的水平。
4 三效催化剂反应机理4.1 参与反应的物种和反应条件汽油车排气组成成份非常复杂，除和燃料和机油的品质有关外，还受发动机和整车的状况、运行工况及环境条件等因素影响。
除氧气O2和氮气N2外，目前已检测到的汽油车排气中的物种约有130多种，其中多数为碳氢化合物及其燃烧、热解的中间产物（丙烷、丙烯、甲醛、丙烯醛等）；另外还有水蒸气、氢气H2、CO、CO2、NO2、NO、N2O、SO2、SO3及磷P、铅Pb、锰Mn、钙Ca、锌Zn的化合物和硫酸盐等。
三效催化剂的目标反应物主要有丙烷C3H8、丙烯C3H6、CO和NO x等，三效催化目标反应物的浓度一般在10-9─10-6范围内，远小于障碍物N2（>80％）和CO2（>10%）的浓度。
这就要求三效催化剂具有很好的选择性，这也是三效催化剂区别于一般工业催化剂的主要特征之一。
图35对比了工业催化剂和三效催化剂的工作环境。
如图35所示，与工业催化剂相比，车用三效催化剂的工作温度范围在0 ℃以下(冬天冷启动)至1 000 ℃以上，且温度升、降速率很大(骤冷骤热)；空速在0~30000 h-1范围内变化；工作压力的变化范围也很大。
尤其是三效催化剂目标反应物的浓度一般在10-9~10-6范围内，而有碍物(指不参加反应的惰性组份、杂质及对催化剂有毒害作用的污染物等)浓度大多数在10%以上。
因此，相对而言三效催化剂的工作环境更为恶劣。
同时，受装车及实际使用条件所限，车用催化剂在使用空间、再生与更换等方面都不如工业催化剂。
所以对车用催化剂要求其具有更高的活性、更好的选择性、更强的抗中毒能力及更长的使用寿命。
从理论上说，图2所示的电喷闭环控制系统能精确控制排气气氛空燃比为14.63。
但实际上采用图2所示控制系统发动机排气气氛在14.63左右振荡，振荡的频率与幅度与电喷系统的性能有关。
如图36所示，电喷系统匹配较好的发动机空燃比变化幅度很小，排气气氛基本维持在理论空燃比附近。
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。
三效催化转换器性能研究摘要：汽车排放的尾气已成为我国城市的主要污染源。
三效催化转换器是安装于汽车尾气后处理系统中的机外净化装置，通过负载在其载体孔道表面的贵金属催化剂的催化作用，将尾气中的CO、HC和NOx氧化和还原成無害的CO2、H2O和N2。
本文以三效催化转化器的发展情况及研究的现实状况为出发点展开研究，通过明确三效催化转化器的相关概念并分析三效催化转化器的作用机理之后，提出了更好利用三效催化转化器的具体措施。
旨在研究三效催化转化器的性能同时，更加合理的、有效的应用好三效催化转化器。
关键词：三效催化转换器；性能自50年代以来，汽车工业的迅速发展促进了社会进步与经济繁荣。
但汽车排出的CO，HC和NOx等有毒气体，也给人类赖以生存的大气带来严重污染。
为了保护环境，限制和治理汽车排气污染成为十分紧迫的任务。
当用尽各种机内净化措施还是达不到净化要求时，人们将目光转向机外净化，汽车尾气催化转化器应运而生。
由于它能把三种有害物质HC，CO和NOx转化为无害的H2O，CO2和N2，称之为三效催化转化器或三元催化转化器。
现如今，随着汽车尾气排放标准的日益严格，三效催化器的研究也取得了较大的进展。
1.三效催化转化器的发展及研究现状1.1三效催化转化器的发展在20世纪70年代以来，绝大多数汽车采用汽油机作为动力，因此最先研究开发的汽车净化技术是汽油机的排气净化技术。
汽油机的主要排放物为CO、HC与NOx，在排放控制初期法规主要限定CO和HC的排放限值，因此首先研制的是促进CO和HC后期氧化的热反应器和氧化性催化转化器OC（OxidationCatalyticConverter）。
随着排放法规逐步加紧对NOx的控制，研究逐渐集中于能同时净化CO、HC以及NOx的三效催化转化器TWC。
1.2三效催化转化器的研究现状国内外学者对三效催化转换器结构的开发设计、与发动机的优化匹配等开展了广泛的研究。
随着计算机的高速发展，与计算流体力学，传热学，空气动力学等学科相结合，大型商业软件CFD仿真得以广泛，如FLUENT，STAR-CD，ANSYS，奥地利AVL公司的FIRE等软件。
三元催化氧化还原反应机理研究氧化还原反应是一类重要的化学反应，其涉及到物质之间的电子传递和原子价态的变化。
为了加速这些反应的发生，需要使用催化剂。
在催化反应中，催化剂可以显著增强反应速率，同时减少所需的能量，并且可以在反应结束之后回收和重复使用。
三元催化氧化还原反应是一种广泛应用的反应，这种反应可以通过催化剂的使用来被有效推进。
在本文中，将探讨三元催化氧化还原反应的机理研究。
氧化还原反应的定义氧化还原反应，也称为红氧反应，是一种广泛存在于自然界中的化学反应。
在这种反应中，物质之间的电子将被转移或共享，从而使物质的结构和组成发生变化。
通常情况下，这种反应可以被视为原子之间的电子转移或共享，因此可以用于描述物质和能量之间的关系。
在氧化还原反应中，氧化还原催化剂起着至关重要的作用。
催化剂可以通过降低密集层中的能量壁垒来促进反应的发生，从而使反应速率大幅提高。
为了有效地应用氧化还原催化剂，科学家一直在努力研究其机理，以便更好地了解起作用的原因和反应的有效条件。
三元催化氧化还原反应的机理三元催化氧化还原反应是一种有机化学中广泛应用的反应类型，它可以通过合适的催化剂来被有效地促进。
三元催化剂通常包含一个过渡金属和两个配体，其中一个是吡啶，另一个是官能团。
这种催化剂通常可以显著降低所需的反应条件并扩大反应的适用范围。
三元催化氧化还原反应的机理是一个相对复杂的过程。
首先，催化剂分子中的M和N原子之间会形成一个配位键，这个键可以使得C-H键在配体周围形成高活性的吡啶金属复合物。
与此同时，官能团-基团也可以增加催化剂分子和底物分子之间的相互作用，从而增加了氧化还原反应的发生概率。
因此，通过催化剂很容易就能将它们簇结合并迅速地使基团发生反应。
结论三元催化氧化还原反应机理的研究是有机化学研究领域中的一项重要挑战。
通过对该反应机理的探究，科学家们不仅能够更好地解释该反应的运行原理，而且可以开发出更加高效的反应条件和更有效的催化剂。
三效催化剂的工作原理三效催化剂是一种常用于化学反应中的催化剂，其工作原理是通过提高反应速率和改变反应路径，从而促进化学反应的进行。
本文将从三效催化剂的定义、结构和作用机制等方面进行介绍。
一、三效催化剂的定义三效催化剂是一种能够增加化学反应速率的物质。
它通常由金属或金属化合物组成，具有高催化活性和选择性。
三效催化剂在化学工业中起着至关重要的作用，广泛应用于石油加工、化学合成、环境保护等领域。
二、三效催化剂的结构三效催化剂通常由金属催化剂和载体组成。
金属催化剂是反应的活性中心，而载体则提供了金属催化剂的支撑和稳定。
常用的金属催化剂包括铂、钯、铑等，而载体则常用氧化铝、硅胶等。
三、三效催化剂的作用机制1. 吸附作用三效催化剂能够吸附反应物分子，使其与金属催化剂发生相互作用。
这种吸附作用可以通过共价键、离子键或范德华力来实现。
吸附作用可以提高反应物的浓度，增加反应速率。
2. 活化作用三效催化剂能够活化反应物分子，使其在反应中发生化学变化。
活化作用可以通过金属催化剂与反应物发生电子转移或质子转移等方式来实现。
活化作用可以降低反应活化能，从而加速反应速率。
3. 表面作用三效催化剂的金属催化剂通常具有高比表面积，能够提供大量的反应活性位点。
这些活性位点可以吸附反应物分子，并提供反应所需的活化能。
表面作用可以增加反应物与金属催化剂的接触机会，从而促进反应的进行。
四、三效催化剂的应用三效催化剂广泛应用于化学工业中的各个领域。
例如，在石油加工过程中，三效催化剂可以用于催化裂化、重整、脱硫等反应，提高燃料的质量和环保性能。
在化学合成中，三效催化剂可以用于催化剂合成、有机合成等反应，提高反应的选择性和收率。
在环境保护中，三效催化剂可以用于催化氧化、催化还原等反应，净化废气和废水。
五、总结三效催化剂作为一种重要的催化剂，在化学工业中发挥着重要的作用。
它通过吸附作用、活化作用和表面作用等机制，加速化学反应的进行。
三效催化剂的应用领域广泛，涉及石油加工、化学合成、环境保护等多个领域。
三效催化剂的劣化机理有：
1.热失活：催化剂长时间工作在高温环境，涂层组织相变，载体
烧溶塌陷，贵金属间发生反应，催化剂活性降低。
2.化学中毒：毒性化学物质吸附在催化剂表面活性中心不易脱附，
使催化剂对有害排放物转化效率降低的现象。
3.机械损伤：催化剂及载体受外界激励负荷作用产生磨损甚至破
碎的现象。
4.催化剂结焦：发动机的不正常燃烧产生的炭烟沉积在催化剂上，
导致催化剂被沉积物覆盖和堵塞，不能发挥其应有作用的现象。
汽车尾气三效及四效催化剂汽车尾气可归纳为三个发展阶段：第一阶段：强调机内净化的初期污染如燃油品质改善，曲轴箱强制通风系统，燃油蒸发回收系统，燃烧系统、供油系统和点火系统的改造，废气再循环，排气管内喷射二次空气，高能点火与稀薄燃烧等。
第二阶段：氧化催化技术，即除了上述的一些行之有效的方法而外，采取机外净化技术，在汽车排气系统上安装氧化型催化转化器，用以氧化净化排气中的CO 和HC 等。
第三阶段：氧化还原催化技术与电控技术相结合，即将电喷技术与三元催化转化技术相结合，同时去除汽车排气中的HC、CO 和NOx 等。
三效催化剂的反应机理三效催化转化器的反应机理如下: 发生的化学反应主要是CO和HC 的氧化反应以及NOX的还原反应,CO和HC与NOX互为氧化剂和还原剂。
另外,在汽车尾气排放物中除了含有CO、HC和NOX外,还含有大量的水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2),因此还伴随着CO的水煤气反应和HC的水蒸气重整反应。
四效催化剂柴油机的空燃比大于1 , 尾气中氧气含量高, 柴油车的尾气动态监测表明, 排放的HC 和NOx 的比例低不利于二者之间的反应。
因为大部分NO 是在高负荷的高温状况下产生的, 此时HC 氧化进行得较为完全, 没有足够的HC 来还原NO 。
但是柴油车尾气中的PM 也属于还原性物质, 因而, 利用HC 、CO和PM 在富氧条件下还原NOx , 以达到同时除去污染物的目的, 在理论上是可行的。
目前, 世界上几家著名的催化剂公司, 如英国Johnson Matthey 公司、美国Allide Signal 公司和德国Degussa 公司和国内许多单位都致力于四效催化剂的开发。
有关四效催化剂的报道较少, 目前研制开发的四效催化剂主要有2类:贵金属四效催化剂和非贵金属四效催化剂。
详见《柴油车尾气四效催化剂的研究_张业新》。
对稀燃条件下汽车尾气催化净化是有关汽车排污控制的世界性难题。
由于发动机在稀燃条件下工作时，空燃比远大于理论值，燃烧充分，提高燃油经济性，其排放的污染物中CO和HC的含量大幅度下降，但富氧使得尾气中O2及NOx含量较高。
目前的铂族金属三效催化剂不适用氧过量条件下的尾气净化，在富氧下NOx还原性能大幅度降低，因而研究稀燃（富氧）条件下的催化净化技术成为控制汽车尾气污染排放的关键技术之一。
并且稀燃条件下的催化净化技术对柴油车、压缩天然气和液化石油气车的尾气排放控制也可提供相应的技术平台。
目前，世界各国均是以铂族金属(铂、钯、铑等)或铂族金属与稀土为活性组份，其中铂族金属用量1.5克～2.5克/升。
全球每年在汽车催化剂上耗用铂、钯、铑152.1吨，占总消耗量的58.9%。
为降低催化剂生产成本，部分取代或全部取代铂族金属的三效催化剂成为近年来研究发展趋势。
近年来，我国以研究、开发低含量铂族金属稀土基三效催化剂为主，工作集中在尽量降低铂族金属含量上，目前铂族金属含量已降至1g/L左右。
但由于我国铂族金属资源非常短缺，每年都需花费大量的外汇进口铂族金属；并且近年来国际市场铂族金属价格上涨迅猛，因此研究进一步降低铂族金属用量和以稀土为主，添加其它贱金属氧化物制成非铂族金属汽车尾气净化催化剂已成为当今世界各国研究的重要方向之一。
针对国内燃油稀燃条件和汽车尾气排放的特点，研制开发具有自主知识产权的非铂族金属汽车尾气净化催化剂及配套技术，主要分为以下6个方面：1）纳米稀土基复合催化剂活性组分和助剂的制备技术汽车尾气净化催化剂的制备关键技术一是配方，二是工艺。
近年来在非铂族金属催化剂上最终确定了几种较为成熟的、三效催化性能较好的催化剂配方。
如Ag系列、Au系列催化剂等，这几种催化剂已显示出良好的开发应用前景。
同时为给催化剂提供良好的催化环境，并提高催化剂的高温稳定性与使用寿命，我们现已将纳米粉体制备技术等先进技术用于制备活性组分与涂层助剂，由于纳米粉体的尺寸效应，使得催化剂、活性涂层助剂组分更容易达到均质、稳定。
三效催化剂的制备及研究汽车作为现代社会的交通工具，给人们的工作和生活都带来了极大的便利，但同时也对大气环境造成了严重污染。
由于汽车保有量的急剧增加，且我国的汽车检查和维修系统不完善，及汽车尾气污染控制水平低等原因，致使汽车尾气污染日益严重。
大量汽车尾气污染物集中在城市，造成城市中汽车污染源的污染分担率明显增加。
汽车排出的污染物主要有碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物、铅、二氧化硫等有害物质。
这些污染物危害人类健康，影响动植物的生长;另外氮氧化合物与碳氢化合物在强日光的作用吓，遇到不利于扩散的气候和地理环境时可形成光化学烟雾，造成眼中的二次污染和生态环境的破坏。
因此，限制和治理汽车排气污染已迫在眉睫。
20世纪80年代中期出现了第三代的pt/rh/pd三金属三效催化剂。
该技术充分利用了pd的耐高温性能和rh优异的nox催化净化能力，大大提高了三效催化剂的活性。
它的净化原理是：将贵金属三效催化剂制成净化装置后装入汽车内，使催化剂与尾气中的co、nox和有机物起氧化还原作用而生成无害物质排出，从而达到消除有害气体的目的。
二、思路及方法：三效催化剂一般由四部分组成，包括：载体、涂层、活性催化剂、催化剂助剂。
三效催化净化法，对一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物都有催化作用。
本实验准备制备以γ-al2o3及其他金属物质或陶瓷为载体，用la和ce作为催化剂助剂的三效催化剂，并初步研究其催化性能。
三、主要内容：采用浸渍法、机械混合法、离子交换法等制备三效催化剂改变不同条件和助剂，改良单钯三效催化剂的性能探讨改良三效催化剂的催化作用四、：1、XX年12月至XX年2月：查阅相关文献资料，初步确定论文题目;2、XX年3月：拟定实验方案;3、XX年4月：进行实验研究;4、XX年5月：撰写，进行毕业答辩。
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。
颗粒状载体主要为氧化铝小球，因其堆密度大、热容量大、预热性能差、排气阻力大、使用中易收缩、活性组分容易剥落等缺点，基本上已经被淘汰。
目前最常用的车用三效催化剂为整体蜂窝状堇青石陶瓷（2MgO 2Al2O35SiO2），作者简介：于娜娜（1987-），女，河北沧州人，中北大学化工与环境学院在读硕士。
主要研究方向：超重力场中的多相流传质与化学反应。
于娜娜*1 鲁静2 郭宇鹏2 苏理瑶2（中北大学1化工与环境学院，2材料科学与工程学院 山西 太原030051）摘要：本文论述了三效催化剂的结构、反应机理、制备及表征方法，同时创新性的提出了可能的三效催化剂的新型制备方法，综述了三效催化剂的国内外发展现状，并对国内三效催化剂的发展前景进行了展望。
关键词：三效催化剂；汽车尾气；净化中图分类号：TQ426.96 文献标识码： 文章编号：A 文章编号：T1672-8114(2011)11-009-06Chenmical Intermediate2011年第11期· ·10由许多薄壁平等小通道构成，其气流阻力小、几何表面积大、无磨损、耐高温、催化转化率高[4]。
近年来，人们也对金属合金、氧化铝、莫来石、分子筛及玻璃纤维等尾气净化催化剂载体进行了相关研究，其中金属合金载体研究最多，且已经开始在美国、日本等的部分电加热催化剂的汽车上安装使用，它对降低汽车排气阻力十分有利，明显改善了动力性能，提高了尾气净化效率，同时延长了净化器的使用寿命。
研究表明[5]：Ni-Cr，Fe-Cr-Al，Fe-Mo-W三类合金均可作为尾气净化催化剂载体。
而从加工性能和经济价值等方面综合考虑，Fe-Cr-Al是最具有应用前景的合金载体。
1.2氧化铝涂层涂层附着于载体表面，其作用是提供大比表面来附着贵金属或其它催化成分。
γ-Al2O3具有很强的吸附能力和很大的比表面，因而常用于涂层材料。
但γ-Al2O3的缺点是高温不稳定，在1000℃时会相变成比表面很小（＜10m2/g）的α-Al2O3，从而降低催化活性。
为防止α-Al2O3高温劣化，通常加入Ce、La、Ba、Sr、Zr等稀土或碱土元素氧化物作为助剂。
1.3活性组分活性组分是三效催化剂中最重要的成分。
目前，国际上商业催化剂的主要成分是贵金属。
主要组分有Pt-Pd、Pt-Rh、Pd-Rh、Pt-Pd-Rh，其优点是起燃温度低、寿命长，对CO、HC、NOx同时具有较高的催化转化效率；缺点是贵金属价格昂贵，资源稀少，易发生Pb、S中毒。
针对贵金属催化剂价格昂贵的缺点，人们对非贵金属化合物进行了探索，用其取代或部分取代催化剂中的贵金属，以期降低催化剂的昂贵成本。
目前，非贵金属催化剂以Mn、Co、Fe、Sr、Cu、Ni、Bi等过渡金属与碱金属氧化物为主要活性组分，非贵金属氧化物添加物中常见的是稀土氧化物[6]。
钙钛矿（ABO3）型三效催化剂具有多种优秀的物理化学性质与催化性能，其催化组分可变，能通过选择合适替代物来控制金属离子价态，从而增强反应活性，因此用来处理汽车尾气[7～9]。
LaCoO3和L a M n O3对C O和H C的氧化催化活性与P t相当。
La0.8K0.2MN0.9O0.1O3催化剂在过量（CO+H2）气氛中对NO还原活性很高并生成较多NH3，有较好的初始三效性能，但高温老化导致活性下降。
非贵金属催化剂具有容易获得和价格低廉的优点，也成为尾气净化三效催化剂的首选材料。
但非贵金属又具有不可克服的缺点，如在低温下对硫很敏感，在富氧环境下更易失活；活性不如贵金属高；非贵金属对空速更为敏感等。
1.4助剂助剂是自身无催化作用或活性较低的添加物，但将其加入催化剂中可以提高催化剂性能[10]。
常用作助剂的为一些稀土元素和碱金属氧化物[11]。
如铈具有强储放氧能力，可提高贵金属催化剂的热稳定性，延缓γ-Al2O3向α-Al2O3的高温相变，增强Al2O3的热稳定性。
CeO2是应用最广泛的稀土氧化物添加剂。
La也是常用的汽车尾气催化助剂，主要以La2O3的形式存在。
稀土复合氧化物催化剂La-Co/γ-Al2O3有优良的CO氧化性能并有一定的NO还原活性。
另外还有一些其它的助剂如Zr、Ti、Sm和及碱金属氧化物MgO、BaO、CaO、SnO等[12]。
2.三效催化剂的反应机理汽车尾气净化催化转化器通过催化作用，利用排放废气中残余氧和排气温度，使尾气中CO、HC、NOx 三种有害物质转化为CO2、N2、H2O等无害物质再排入大气，从而达到减少污染、保护环境的目的。
汽车尾气在三效催化剂上发生的化学反应主要可以分为以下几类：（1）CO、HC氧化反应：（2）NO还原反应：（3）水蒸气重整反应：（4）水煤气转换反应：车用三效催化剂的催化过程是多相催化反应过程，一般包括以下步骤：①反应物分子从气体中通过滞流层向催化剂外表面扩散(外扩散)；②反应物分子从催化剂外表面向孔内扩散(内扩散)；③反应物分子在催化剂内表面吸附；④吸附态的反应物分子在催化剂表面相互作用或与气相分子作用；⑤反应产物从催化剂内表面脱附；⑥脱附的产物分子自内孔向催化剂外表面扩散(内扩散)；⑦产物分子从催化剂外表面经滞流层向气体主体扩散(外扩散)。
通过CO、HC和NOx之间的催化氧化和还原反应，三效催化剂可使汽油机的CO、HC和NOx排放同时降低90%以上。
3.三效催化剂的制备3.1三效催化剂制备的传统方法催化剂的物理化学特性，如化学组成，物理结构和机械强度对催化剂性能的影响是决定性的，而催化剂的制备对其活性、选择性的稳定性有重要影响，是控制催化剂化学组成和物理结构的关键所在。
工业催化剂的制造方法有混合法、浸渍法、离子交换法、共沉淀法等。
由于汽车尾气催化剂的特点，一般采用浸渍干燥法。
3.1.1浸渍法浸渍法是将活性组分金属盐类配置成水溶液，再将载体浸泡在溶液中，让溶液渗透到载体内表面，有时为了控制金属组分的分布，加入一些竞争吸附剂于溶液中，活性组分盐类均匀分布在载体细孔内，经干燥、水分蒸发逸出，再经灼烧得到高分散度的催化剂。
催化剂的制备大致需要以下步骤：选样，涂胶，灼烧，活性成分助剂的浸渍，干燥，还原。
负载型催化剂活性组分的分布，即活性组分自溶液中向载体渗透，主要取决于浸渍和干燥条件，所以催化剂的制备过程中浸渍和干燥是重要步骤。
浸渍一般有三种类型：（1）载体浸泡在金属盐溶液中，经加热将溶液水分蒸发逸出，使金属盐穿透于整个载体空隙。
（2）将载体浸渍于预先准备好的金属盐胶体悬浮物中，使胶体负载于载体外表面。
（3）在浸渍液中加入一些竞争吸附剂，在浸渍过程中使金属以不同密度在载体表面的不同位置上沉淀。
如微球硅胶磷钼铋铈催化剂就是将微球硅胶浸在含硝酸铋铈和磷钼酸的溶液中，浸渍后的湿催化剂，经快速干燥、焙烧、活化后制得成品三效催化剂。
浸渍法制备的催化剂的优点是活性组分多数情况下仅仅分布在载体表面上，利用率高、用量少、成本低，适于制备单、双或多金属负载型催化剂。
缺点是浸渍法制备催化剂的过程中影响因素较多，其中主要有载体的选择、浸渍液的配制、浸渍时间、干燥、焙烧、还原等。
3.1.2沉淀法沉淀法通常是将载体浸在含金属盐类的水溶液中，然后在搅拌情况下加入沉淀剂，使催化剂组分沉淀在载体上，经洗涤去掉不需要的组分后，在选定的温度下进行干燥和焙烧。
沉淀法中，沉淀剂的选择、溶液的浓度、温度、加料顺序以及沉淀的速度与制得的催化剂的物理性质有很大关系，沉淀条件一般通过反复试验来确定。
张爱敏等[13]应用共沉淀法，定量混合的硝酸镧、硝酸铈和硝酸铝溶液中加入聚乙烯醇和双氧水，制得混合硝酸盐溶液。
然后，将浓度为10wt%近摩尔比1:1配制的NH3-(NH4)2CO3溶液与混合硝酸盐溶液并流导入容器，得到浆状液。
将该浆状物在常温常压陈化4天，洗涤后的产物再与聚乙二醇及少量去离子水混合，制得胶状物CP-LCA-S、80℃真空干燥下的产物CP-LCA-G 及500℃焙烧4小时的复合氧化物CP-LCA-P-V2；同时将CP-LCA-G直接在空气中烘干后再在500℃焙烧4小时，制得了CP-LCA-P。
Pengpanich 等[14]以尿素为沉淀剂，用共沉淀法制备了系列CeO2-ZrO2，发现Ce0.75Zr0.25O2比例的CZ对甲烷氧化表现出较好的活性。
浸渍法制备的催化剂的优点是具有比常规制备方法更大的比表面积，表现了更好的活性及选择性。
缺点是在形成沉淀过程中，沉淀剂的加入可能导致局部浓度过高而产生团聚，或由于沉淀的不同顺序而导致组成不够均匀。
3.1.3溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将金属醇盐或无机盐经水解形成溶胶，然后溶胶由其他因素诱导聚成以网状力式交连的凝胶，而后再经过洗涤、干燥、焙烧等过程制得催化Chenmical Intermediate2011年第11期· ·12剂。
