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近年来,由机动车尾气造成的空气污染得到了越来越广泛的关注。机动车尾气净化催化剂的使用可以有效地消除尾气中的碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)和一氧化碳(CO)等有害物质。随着排放标准的不断提高,对催化剂的性能提出越来越严格的要求。本文制备出了高性能稀土储氧材料(Ce0.45Zr0.45La0.05Y0.05Ox)和耐高温高比表面材料(稳定的Al2O3),用这两种材料做载体备出了性能优异的机动车尾气净化催化剂,对催化剂的催化活性、耐久性、快速起燃以及贵金属活性组分的合理利用等方面进行了详细的考察,并对催化剂在摩托车尾气净化中的应用进行了研究。以下是本文的研究内容和结果。(1)胶溶法制备的稳定的Al2O3(La-Al2O3,La-Ba-Al2O3和Ce-Zr-Al2O3)具有优异的织构性能和高温稳定性,经1050℃高温老化后,仍有120 m2·g-1以上的比表面积,0.40 cm3·g-1左右的孔容;共沉淀制备的四组分稀土储氧材料Ce0.45Zr0.45La0.05Y0.05Ox同样具有优异的织构性能和高温稳定性,同时还具备高的储氧能力,经1050℃高温老化后的OSC达到284.3μmol·g-1,且仍然保持了完整的立方晶相。两种材料完全能够满足制备高性能机动车尾气净化催化剂的需求。(2)在对单Pd催化剂的考察中发现,La和Ce的共同使用是助剂的最佳添加方式;储氧组分对单Pd催化剂是不可缺少的成分,以载体的形式加入效果更好,含量在35wt%到65wt%之间;Ba的添加有利于NOx的转化,但对HC的转化有一定的不利影响,要根据催化剂的用途而选择使用。(3)在对低贵金属含量Pt-Rh型催化剂的考察中,得到了贵金属含量与涂覆量之间的最佳比例关系,有利于贵金属的充分利用。(4)制备出的高性能Pd-Rh型双涂层催化剂,表现出优异的低温起燃、快速转化和抗高温老化能力,该催化剂在与三家国外公司催化剂样品性能对比测试中,综合性能、尤其是抗高温能力达到、甚至超过所对比样品。(5)制备了汽油车中偶催化剂,在JETTA-MT车上的检测结果达到欧Ⅲ排放标准,测试值只有欧Ⅲ排放限制值的50%左右,有助于我国欧Ⅲ排放标准的按时实施。(6)制备了压缩天然气(CNG)汽车中偶催化剂,在JETTA-MT车上的检测结果达到欧Ⅲ排放标准,测试值剩与由实验得到的劣化系数只有限制值的50%左右,对我国CNG车欧Ⅲ排放标准的实施具有重要的意义。(7)针对摩托车尾气排放的特征,详细设计和制备了多种类型、多种规格的催化剂,并对催化剂性能进行综合评价,结果表明各种类型的催化剂均表现出低的起燃温度、优异的快速起燃性能和抗老化性以及宽的空燃比窗口。其中单Pd催化剂表现出良好的氧化性能;Pd-Rh型催化剂具有优异的氧化性能和对NOx较好的转化性能;Pt-Rh型催化剂具有出色的低温催化活性和非常宽的空燃比窗口;Pt-Pd-Rh型催化剂具有前三种催化剂的综合优势,并表现出高的性价比。(8)在摩托车尾气净化催化剂的应用中,工况法欧Ⅲ排放测试得到十分突出的净化效果,在与其他催化剂的对比测试中具有非常明显的性能优势和性价比优势。该结果对我国摩托车尾气排放满足欧Ⅲ标准的实施提供了有力的技术支持和应用保证。(9)以上催化剂的成功研制和应用与催化材料的优异织构性能和稳定性能密切相关。