摘要：汽車排放的尾氣中含有大量的N0x 、HC及CO，對人體危害很大，而高效汽車尾氣凈化催化劑是實(shí)現(xiàn)車外凈化、解決這一問題的關(guān)鍵。本文綜述了汽車尾氣凈化全Pd催化劑的特征與現(xiàn)狀，其中主要介紹了氧化鋁涂層、稀土元素對全Pd催化劑性能的影響，對不同的制備工藝對催化劑的影響也做了探討。

關(guān)鍵詞：鈀三效催化劑,尾氣排放控制,氧化鋁涂層

由于環(huán)境污染日趨受到各國的關(guān)注，汽油車，柴油車的污染嚴(yán)重，汽車尾氣凈化催化劑的開發(fā)應(yīng)用早已被世界各國科研工作者所關(guān)注。但目前開發(fā)的汽車尾氣凈化催化劑多用貴金屬鉑和銠，這兩種貴金屬由于資源有限，近年來價(jià)格暴漲。近年國外報(bào)道己制備出全 Pd汽車尾氣催化劑，與Pt/Rh催化劑有相同的CO, NOx凈化性能和更好的HC凈化性能。新制備的汽車尾氣凈化Pd催化劑的活性很高，但存在容易高溫?zé)Y(jié)，抗中毒能力較低，造成活性下降，導(dǎo)致壽命降低。因此，未來全Pd汽車尾氣凈化催化劑的技術(shù)難點(diǎn)和熱點(diǎn)仍然在于提高催化劑的耐久性(壽命)、降低貴金屬用量的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。

1 影響全Pd三效催化劑性能的因素與改善措

全Pd三效催化劑有較好的低溫活性和耐熱性，但也存在一些問題，如NO凈化性能差，易受硫中毒等。如果從涂層組成選擇和催化劑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面展開研究，可克服上述不足，制備出如含Rh三效催化劑那樣性能優(yōu)良的全Pd催化劑。由于以上原因，全鈀三效催化劑在汽油車和天然氣汽車上大規(guī)模應(yīng)用還有一個(gè)過程。

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對Pd三效催化劑活性的影響

（1）涂層的制備對Pd催化劑性能的影響。目前普遍采用的堇青石蜂窩陶瓷載體比表面積很小，必須在堇青石基質(zhì)材料表面再涂覆一層高比表面涂層以增大比表面。在現(xiàn)代催化劑設(shè)計(jì)理念中，表面涂層不僅起到載體作用，同時(shí)還有助催化劑的作用，涂層的涂覆量和結(jié)合強(qiáng)度都會(huì)直接影響到催化凈化器的使用效果，因此研究涂層涂覆工藝是十分重要的。馮長根等研究了涂層的制備工藝，通過在涂覆液中添加表面活性劑對涂覆液進(jìn)行分散調(diào)控，從而提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度。研究結(jié)果表明，不使用表面活性劑時(shí)，30％為最佳的固體含量；在使用表面活性劑的情況下，漿料的固體含量可以提高至35％ 。

（2）涂層組成對Pd催化劑性能的影響。在先進(jìn)的全Pd催化劑制備中除采用單層涂層技術(shù)外，還采用雙涂層或三層涂層制備技術(shù)。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將單個(gè)的貴金屬和不同功能助劑分散到相鄰的涂層中，優(yōu)化各自功能，彌補(bǔ)Pd催化劑的不足、從而制備出高性能的全鈀催化劑。

游少雄等設(shè)計(jì)了一種新型的雙層單鈀三效催化劑，底層主要由鈀和鈰組成，上層由堿金屬氧化物和鈀組成，通過實(shí)驗(yàn)證明這種新型催化劑具有和含銠三效催化劑相似的性能。上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制備的全 Pd三效催化劑和三金屬催化劑具有高三效活性和低起燃溫度，改善了 Pd的耐硫中毒和催化劑熱穩(wěn)定。

1.2 制備工藝對Pd催化劑性能的影響

催化劑的性能主要取決于其化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)。不同的制備方法，盡管在成分和用量上完全相同，所制出的催化劑的性能仍有較大的差異。Pd催化劑的制備方法有沉淀法、浸漬法、機(jī)械混合法、離子交換法和熱熔融法等。汽車尾氣凈化Pd催化劑大多數(shù)都采用浸漬法來制備。

汪文棟等分別以浸漬法和機(jī)械混合法制備了含CeO 和La 0 的汽車尾氣凈化催化劑，對比了不同方法制備的催化劑的抗燒結(jié)能力。結(jié)果表明，以浸漬法加入CeO和La0的三效催化劑，Ce與La在催化劑表面分散均勻，并可進(jìn)入載體γ-Al O 內(nèi)孔，具有良好的抗老化性能；而以機(jī)械混合法制得的三效催化劑的抗老化性能明顯不如前者。胡玉才用共沉淀技術(shù)制備了不同Ce、Zr比例的鈰鋯固溶體。利用 XRD衍射儀對其物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，所制備的鈰鋯固溶體保持了CeO 的立方相結(jié)構(gòu)，含鈰鋯固溶體的三效催化劑不僅具有較高的活性，而且具有良好的抗高溫性能。

1.3 載體性能對Pd三效催化劑活性的影響

Al O 屬于立方晶系變形晶石型的結(jié)構(gòu)，具有高比表面積，多孔性，良好的粘合性，吸附性能及催化等性能。表面吸附是催化劑起催化作用過程中關(guān)鍵步驟之一，故在汽車尾氣凈化Pd催化劑的涂層選擇上，Al O 是比較合適的。但Al O 的微晶或顆粒會(huì)隨溫度的升高而被燒結(jié)，導(dǎo)致其表面能降低和顆粒聚集長大，因此燒結(jié)是Al O 顆粒失去比表面積的一個(gè)主要因素。涂層中的Al O 性能的好壞直接關(guān)系到 Pd催化劑的催化性能。研究表明，在γ-Al O 中引入某些添加劑，如稀土La O 、堿土BaO和SiO 等，對于阻止γ-Al O 的高溫?zé)Y(jié)和向α 相的轉(zhuǎn)變，提高其穩(wěn)定性非常有效。

1.4 助劑對Pd三效催化劑活性的影響

助劑是一些自身沒有催化作用或活性較低的添加物，但加入助劑能大大提高催化劑活性、選擇性或壽命。

（1）稀土金屬元素對含Pd催化劑的影響。稀土氧化物(REO)是許多催化劑的有效助劑，它對一些催化劑主要起結(jié)構(gòu)效應(yīng)，而對另一些體系主要起電子配位體效應(yīng)。黃傳榮等對La-Co-Ce-Pd催化劑活性和熱穩(wěn)定性的研究表明稀土元素La、Ce在催化劑表面的富聚和在活性氧化鋁涂層中的存在，對其它活性組分特別是貴金屬Pd起到分散、隔離和穩(wěn)定的作用，使之不易遷移、燒結(jié)和流失，保證了催化劑良好的熱穩(wěn)定性。

（2）堿金屬元素對含Pd催化劑的影響。加入堿金屬元素，增強(qiáng)了全Pd催化劑的催化性能，尤其是對CO和NOx的轉(zhuǎn)化率得到了提高。在性能改善的催化劑中，PdO的熱分解溫度升高，堿金屬的加入，增強(qiáng)了Pd 周圍的電子密度。郭耘等在Al O 中加入BaO、制備了復(fù)合載體BaO- Al O 擔(dān)載的Pd催化劑，經(jīng)高溫(1000℃)焙燒后，提高了催化劑熱穩(wěn)定性。并且研究表明，BaO的添加有利于阻止γ- Al O 向α- Al O 轉(zhuǎn)變。

2 展望

相對于Pt、Rh催化劑，全Pd 催化劑價(jià)格較低，有良好的低溫活性、HC 催化氧化活性，以及較高的抗高溫?zé)Y(jié)性能，使Pd 催化劑越來越受注目。近年來的研究表明，通過添加合適的助劑，采用適當(dāng)?shù)闹苽浞椒ǎ玃d催化劑可以與Pt、Rh 催化劑相媲美，并且在有些性能上超過了Pt、Rh催化劑。所以，全Pd催化劑的研究開發(fā)有著廣闊的前景。

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