汽车尾气净化稀土催化剂
在我国大中型城市，汽车尾气排放已成为主要的大气污染源。有资料表明，上海市的汽车总量只相当于日本东京的1/12，但空气中主要由汽车排放的CO、HC和NOx的总量却基本相同。目前我国在用汽车量有1300多万辆，然而随着经济的迅速发展和社会需要的增加，在今后10～15年内，中国汽车保有量将以年均9%的速度增长。由此可见，减少汽车尾气排放物的紧迫性。
汽车尾气净化催化剂是控制汽车排放，减少汽车污染的最有效的手段。主要用贵金属作催化剂和稀土汽车尾气净化催化剂。贵金属催化剂主要选用铂、钯等作催化剂，具有活性高、寿命长、净化效果好等优点而很具实用性。可由于这些贵金属价格昂贵，因此很难广泛推广。
稀土汽车尾气净化催化剂是采用稀土、碱土金属和一些贱金属制备的催化剂。也有用稀土加少量贵金属制备的催化剂。其特点是价格低、热稳定性好、活性较高、使用寿命长。因此在汽车尾气净化领域备受青睐。
稀土汽车尾气净化催化剂所用的稀土主要是以氧化铈、氧化镨和氧化镧的混合物为主，其中氧化铈是关键成份。由于氧化铈的氧化还原特性，有效地控制排放尾气的组分，能在还原气氛中供氧，或在氧化气氛中耗氧。二氧化铈还在贵金属气氛中起稳定作用，以保持催化剂较高的催化活性。
由于欧洲、美国和日本等发达国家对汽车尾气排放控制较早也较严格，因此，他们所用的汽车尾气净化催化剂较广泛。目前主要是三元催化剂。这种催化剂即有使HC和CO氧化成H2O和CO2的氧化剂，也有使NOx还原成N2的还原剂。这样就能起到很好的净化作用。而这种三元催化剂又少不了稀土元素。据有资料报道，世界汽车尾气净化催化剂市场的需求量以每年7%的速度在不断增长。因此可以看出稀土在汽车尾气净化催化剂中用量的可观性。1995年美国在汽车尾气净化催化剂领域的稀土用量达11000吨(按氧化物计)，占美国1995年稀土总消费量的44%，1996年日本用于催化剂领域的氧化铈也达1500吨，而我国在这一领域的应用可以说是空白。
我国虽然在对汽车尾气排放的控制上较发达国家起步晚些，但我国科学工作者利用稀土资源优势，早在70年代中期就开始对稀土汽车尾气净化催化剂进行了研究。主要有以下两类：
1 降低CO、HC的排放量
由于我国环保主要是对汽车尾气中的一氧化碳和碳氢化合物的排放进行控制，因此，对氧化型催化剂研究的较多。主要研究单位和产品有：
a.中国科技大学研制的KHW型非贵金属汽车排气净化催化剂。该净化催化剂采用以贱金属氧化物和稀土氧化物为主，对CO净化率达86%，HC净化率达91%以上。
b.武汉制氨厂研制的WK-89型汽车尾气净化器。该净化器采用非贵金属氧化物和稀土为原料，对CO净化率达77.4%～96.2%，HC净化率达60.3%～91.2%。
c.景德市特种陶瓷研究所研制的为钙钛矿型结构用的陶瓷蜂窝为载体的稀土催化剂，并含有少量钯。对CO的净化率达97.7%，HC的净化率达90%以上。使用寿命为3万公里。
d.地质矿产部探矿工程研究所研制的XFC稀土蜂窝催化剂，采用荃菁石陶瓷体制成，对CO的净化率达90%以上，HC达70%以上。
e.北京有色研究总院研制的REC-TQ型汽车排气净化装置，对CO、HC的净化率达90%以上。
f.中国科学院生态环境研究中心研制的稀土复合氧化物型蜂窝催化剂，是以荃菁石蜂窝载体作为第一载体，以内含粘合剂、稳定剂的活性氧化铝浆液为第二载体涂层，以贱金属和稀土元素组成的复合氧化物，少量贵金属为催化活性组分。
g.中国科学院大连化学物理研究所研制的非贵金属蜂窝陶瓷催化剂。具有双层孔结构，改性的Al2O3作为催化剂载体，催化剂的活性是铁的氧化物及由钴、镍、锰、铜、铬元素的氧化物和稀土铈或含有铈元素＞35%的混合稀土元素的氧化物，该催化剂耐热稳定性好，氧化铝涂层不易脱落，即使在较高温的使用条件下催化剂也具有较大的寿命。
h.中国有色金属工业总公司昆明贵金属研究所研制的贵金属—稀土—过渡金属废气净化催化剂，该催化剂的贵金属活性组分为Pt、Pd至少一种，另外加入La、Ce等稀土元素及过渡金属Cu、Co、Ni，催化剂载体为昆明金马瓷土和云南工业氧化铝，载体采用“水叠法”制成球型，活性组分采取溶液快速浸渍载入，该催化剂净化效果好，使用寿命长。
2 三元催化剂
使用汽车尾气净化器必须具有能使尾气中的CO、HC氧化成CO2和H2O, 使NOx还原成N2和O2也就是既有还原性又有氧化性的三元催化剂，由于我国环保的要求，我国在这方面的研究较少。主要的研究单位和产品有：
a.华东化工学院工业催化研究所研制的稀土型汽车尾气净化三元催化剂，是以稀土和其它非贵金属化合物为活性组分的汽车排气净化剂，采用蜂窝状造型，具有起燃湿度低，耐热性好，经航空航天部、福建省、贵州省、安徽省等跑车试验和推广使用，行驶寿命在4万公里以上。
b.地质矿产部探矿工程研究所研制的XLC-10001Q型稀土小球催化剂，CO的净化率为95%以上，HC净化率85%以上，NOx净化率75%以上。
c.临沂工业搪瓷厂在中国科技大学的协助下开发研制成功的“汽油车排气净化催化剂”，是以荃菁石蜂窝陶瓷为载体，通过稀土元素的吸附作用净化汽油车排出的废气，CO净化率≥90%，HC净化率≥80%，NOx净化率≥70%，使用寿命高于3万公里。
d.中国科学技术大学研制的具有氧化和还原活性的催化剂，是以少量贵金属Pt，加入过渡金属氧化物及稀土化合物如CuO和La2O3为基本配方。对含铅汽油有很好的净化作用。
e.北京有色金属研究总院稀土材料国家工程研究中心进行的“汽车排气控制稀土催化净化技术的研究”，是以氟石粉和拟薄水铝石为原料制备载体，以RMxM1-xOx为活性组分，制备催化剂，经22000公里道路整车试验，CO净化率达到89.3%，HC净化率84.9%，NOx净化率70%以上。
国际上欧美、日本等国规定所有汽车必须装有催化净化器，国内一些大城市也愈来愈重视汽车尾气污染这一问题。华东理工大学、上海纺织控股(集团)有限公司与太平洋机电(集团)有限公司等共同组建以生产汽车尾气净化装置为主的股份有限公司，该公司目前已有年生产能力30万立升净化催化剂，已拥有轿车、货车、摩托车等各类机动车尾气净化催化装置。他们采用的技术是华东理工大学的“非贵金属蜂窝状燃烧催化技术”。国内已有广州、武汉、长春、长沙、南昌等市来购买此类产品，而且广州80%汽车尾气净化装置用的是该产品。 |
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