摩托车尾气净化催化剂的几个关键问题（一）

时间：2010-12-20

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　　一、影响催化剂性能的关键因素
　　满足国Ⅲ排放标准的摩托车尾气净化催化剂由四部分组成：1)基体：FeCrAl蜂窝体；2)载体：高性能稀土储氧材料和耐高温高比表面材料；3)助剂：La2O3，Y2O3，Pr2O3，CeO2，BaO等；4)活性组份：Pt，Rh，Pd。
　　制备催化剂，首先制备出高性能稀土储氧材料和耐高温高比表面材料2种载体材料，然后将贵重金属及助剂负载于载体之上，得到粉状催化剂，最后将粉状催化剂涂覆于FeCrAl基体上即得到催化剂成品。
　　所以摩托车催化剂技术包括：1)金属载体表面氧化技术；2)连接层技术；3)高性能稀土储氧材料制备技术；4)耐高温高比表面材料制备技术；5)贵金属及助剂负载技术；6)耐久性涂层技术。在上述6大技术中，决定催化剂涂层是否脱落的是1)和2)、决定催化剂的性能和寿命的是3)、4)和5)，其中3)为源头技术和核心技术，4)和5)为核心技术。尾气净化催化剂的性能和寿命是否合格，不仅要看是否具备有上述技术，更重要的是要看源头技术和核心技术所达到的程度够不够，不具有上述技术，制备的催化剂性能和寿命满足不了国Ⅲ排放标准；具备上述技术，但源头技术和核心技术达到的水平不够，制备的催化剂性能和寿命同样达不到排放标准要求。
　　高性能稀土储氧材料技术是摩托车尾气净化催化剂的源头技术和核心技术，没有高性能稀土储氧材料技术的发展，即使大量使用贵金属，尾气净化催化剂也发展不到现在的程度。稀土储氧材料的发展，给尾气净化催化剂带来了两方面重要进展：催化剂性能出现极大提高；贵金属使用量明显降低。故稀土储氧材料达到的技术水平显得特别重要，它不是材料的组成和结构，而是织构性能(比表面，孔容和孔径分布)和储氧性能及高温稳定性，这些性能是整车企业不熟悉的。对于满足国Ⅲ排放标准的催化剂，要求高性能稀土储氧材料经1000℃、5h老化后，比表面积保持住50m2/g左右，200℃储氧量在200μmol/g左右，要使稀土储氧材料达到此性能，难度很大，必须发展储氧材料的制备。
　　贵金属和助剂负载是催化剂的核心技术，稀土储氧材料和耐高温高比表面材料是具有纳米孔道结构的多孔性物质，贵金属和助剂必须用特殊的制备技术装进纳米孔道内，并具有高分散度和稳定性，催化剂的性能和寿命才能满足国Ⅲ排放标准，同样为苛刻要求。
　　以上表明，摩托车尾气净化催化剂是科学密集和技术密集产品，需要高水平基础研究为支撑，其技术来源于对科学规律的掌握，而不是通过炒配方可以达到的。充分认识尾气净化催化剂的科学和技术内涵以及难度，对于整车企业选择好、应用好尾气净化催化剂很有帮助。
　　二、尾气净化催化剂与整车的匹配
　　催化转化器实际上是一个催化反应器，与整车的匹配实际上是将催化反应器安装到车上并使其正常工作，这和将一个机械零部件装到车上不一样，并且复杂得多。催化剂的正常工作条件包括：适宜的温度条件，催化剂的用量和反应物的适当比例。相对摩托车而言，合格的催化剂与整车匹配有3个问题要解决：空然比控制(反应物的比例是否适当)、催化剂安装位置(催化剂是否具有合适的工作温度)、催化剂体积(催化剂的用量是否适当)。