一种后级三元催化器的催化剂
汽车尾气的主要污染物是一氧化碳（C0)、碳氢化合物（HC)和氮氧化物，目前，主 要是利用安装在汽车排气系统的催化器将一氧化碳、碳氢化合物氧化成二氧化碳和水，同 时将氮氧化物还原成无毒的氮气，实现尾气的净化。三元催化器，又叫催化转换器或催化净化器，该装置安在汽车的排气系统内，其作用是减少发动机排出的大部分废气污染物。目前 三元催化器可分为前级催化器和后级催化器，其前级催化器主要是针对发动机冷启动阶段 的尾气处理，后级催化器应用于冷启动后发动机热启动中的尾气处理；三元催化器由一个 金属外壳，一个网底架和三元催化剂（含有钼、铑等贵重金属）组成，可用于除去HC(碳氢 化合物）、C0 (-氧化碳）和NOx (氮氧化合物）三种主要污染物质（所谓三元是指除去这 三种化合物时所发生的化学反应）。三元催化剂由两部分组成：载体和覆于载体上的活性 催化物质，活性催化物质通常选用贵金属，如钼、钯和铑的一种或几种，另外添加氧化材料 等。三元催化剂的转换效率受到多种因素的影响，最主要的因素是排气中的氧气浓度和催 化转换器温度；由于后级催化器的普遍使用，目前后级催化器的催化剂的种类较少，一般是 通用类的后级催化剂，如果应用于小排量的汽车催化器中，由于尾气有害物质与大排量汽 车的区别，通用类的后级催化剂不能有效的针对小排量汽车尾气的特性，这样会造成催化 剂材料的浪费。
本文介绍的催化器后级的三元催化剂正好规避了上述说明的问题，其活性材料由贵金属和助催化剂组成，贵金属和助催化剂组成，贵金属为硝酸钯和硝酸铑，硝酸钯和硝酸铑两者的配重比为（2〜3) : 1 ，助催化剂有氧化铝、铈锆粉、拟薄水铝石、去离子水和硝酸组成。贵金属对C0的氧化都具有很高的活性，Pd对HC (碳氢氧化物）有好高的氧化反 应能力，Rh控制N0X(氮氧化合物），当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净 化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中C0 在高温下氧化为无色无毒的二氧化碳气体，HC化合物在高温下氧化成水和二氧化碳，NOx 还原成氮气和氧气。在稀燃阶段，NOx经吸附、氧化和扩散等过程，最后以硝酸盐类的形式存储于材料 中，在富燃阶段，硝酸盐或亚硝酸盐分解，释放出NOx，在HC、C0等还原剂存在下还原为环境 友好的氮气。其中，氧化铈具有三价铈和四价铈氧化物之间转换能力，能够在稀燃和富燃条件 下吸收和释放氧，提高催化剂使用性能；引入Zr元素形成铈锆粉（Ce-Zr，CeZr固溶体）显 著提高氧化铈的热稳定性和氧储存能力。 拟薄水铝石，又名一水合氧化铝、假一水软铝石，可以满足氧源和反应混合均匀分 散的要求，提供一种有效充足的氧源。
本文介绍的催化剂中，贵金属采用硝酸钯和硝酸铑，硝酸钯和硝酸铑的配比较目前的催化剂 配方中，贵金属硝酸钯和硝酸铑的使用量小，一方面可以针对小排量汽车尾气中的有毒成 分（如碳氢化合物和氮氧化合物）和含量不同于其它排量汽车尾气的问题，另一方面，因为 小排量汽车尾气的总体排量相对较少，在保证尾气处理效果的条件下，采用较少含量贵金 属配比可节省贵金属材料，提高贵金属的整体利用率。