汽车尾气非贵金属催化剂种类（汽车尾气的催化剂）
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汽车尾气一氧化碳与一氧化氮反应的催化剂是什么
汽车尾气中的CO和NOx都是主要的大气污染物，如何消除汽车尾气排放所带来的环境污染，已引起了社会的广泛关注。目前，用于CO和NOx脱除的三效催化剂主要以贵金属为主要活性组分，虽然具有较高的脱除效率，但也存在成本高，抗氧性能差等弊端。
那么催化剂是什么？具有哪些特点？常见的催化剂有哪些？有什么用途？
1、定义：
在化学反应里能改变反应物化学反应速率（提高或降低）[1] 而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。
2、特点：
（1） 催化剂能够加快化学反应速度，但它本身并不进入化学反应的计量式；
（2） 催化剂对反应类型、反应方向和反应产物的结构具有选择性；
（3） 催化剂只能加速热力学上可能进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应；
（4） 催化剂只能改变化学反应的速度，而不能改变化学平衡的位置；
（5） 催化剂不改变化学平衡，意味着对正方向有效的催化剂，对反方向的反应也有效。
3、分类：
催化剂种类繁多，按状态可分为液体催化剂和固体催化剂;按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂，均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂、分子筛催化剂、生物催化剂、纳米催化剂等;按照反应类型又分为聚合、缩聚、酯化、缩醛化、加氢、脱氢、氧化、还原、烷基化、异构化等催化剂;按照作用大小还分为主催化剂和助催化剂。
均相催化
催化剂和反应物同处于一相，没有相界存在而进行的反应，称为均相催化作用，能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂。均相催化剂包括液体酸、碱催化剂和色可赛思固体酸和碱性催化剂、可溶性过渡金属化合物(盐类和络合物)等。均相催化剂以分子或离子独立起作用，活性中心均一，具有高活性和高选择性。
多相催化镍催化剂
多相催化剂又称非均相催化剂，用于不同相(Phase)的反应中，即和它们催化的反应物处于不同的状态。例如:在生产人造黄油时，通过固态镍(催化剂)，能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。固态镍是一种多相催化剂，被它催化的反应物则是液态(植物油)和气态(氢气)。一个简易的非均相催化反应包含了反应物(或zh-ch:底物;zh-tw:受质)吸附在催化剂的表面，反应物内的键因断裂而导致新键的产生，但又因产物与催化剂间的键并不牢固，而使产物脱离反应位等过程。现已知许多催化剂表面发生吸附、反应的不同的结构。
生物催化
酶是生物催化剂，是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的有机物(绝大多数的蛋白质。但少量RNA也具有生物催化功能)，旧称酵素。酶的催化作用同样具有选择性。例如，淀粉。酶催化淀粉水解为糊精和麦芽糖，蛋白酶催化蛋白质水解成肽等。活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。如果没有酶，生物体内的许多化学反应就会进行得很慢，难以维持生命。大约在37℃的温度中(人体的温度)，酶的工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃，酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此，利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂，在低温下使用最有效。酶在生理学、医学、农业、工业等方面，都有重大意义。当前，酶制剂的应用日益广泛。(例如:酶制剂在工业上可作催化剂使用，某些酶还是珍贵的药物。)
4、应用：
催化剂在化工生产中具有重要而广泛的应用，生产化肥、农药、多种化工原料等都要使用催化剂。
在化工生产、科学家实验和生命活动中，催化剂都大显身手。例如，硫酸生产中要用五氧化二钒作催化剂。由氮气跟氢气合成氨气，要用以铁为主的多组分催化剂，提高反应速率。在炼油厂，催化剂更是少不了，选用不同的催化剂，就可以得到不同品质的汽油、煤油。化工合成酸性和碱性色可赛思催化剂。汽车尾气中含有害的一氧化碳和一氧化氮，利用铂等金属作催化剂可以迅速将二者转化为无害的二氧化碳和氮气。酶是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的蛋白质，生物体的化学反应几乎都在酶的催化作用下进行，酿造业、制药业等都要用催化剂催化。
汽车尾气净化催化剂是由哪些所组成的
目前，无铅汽油中取代四乙基铅的新型防爆剂主要有：芳香烃类、甲基叔丁基醚(MTBE)、三乙基丁醚、三戊基甲醚、羰基锰(MMT)、醇类等，其中以MTBE用量最大。
废气中含有 150～200种不同的化合物，其主要有害成分为：未燃烧或燃烧不完全的CH、NOx、CO、CO2、SO2、H2S以及微量的醛、酚、过氧化物、有机酸和含铅、磷汽油所形成的铅、磷污染等。其中对人危害最大的有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅的化合物及颗粒物。有害气体扩散到空气中造成空气污染。
汽车尾气的颗粒物中含有强致癌物苯并(a)芘，在一般情况下，1克颗粒物含有约70微克苯并(a)芘，每燃烧1千克汽油可产生30毫克苯并(a)芘。当空气中的苯并(a)芘浓度达到0.012微克/立方米时，居民中得肺癌的人数就会明显增加。
汽车尾气不仅对人产生危害，对植物也有毒害作用，尾气中的二次污染物臭氧、过氧乙酯基硝酸脂，可使植物叶片出现坏死病斑和枯斑。乙烯可影响植物的开花结果。汽车尾气对甜菜、菠菜、西红柿、烟草的毒害更为严重。公路两侧的农作物减产与汽车尾气的污染明显相关。
★汽车尾气净化催化剂——三效催化剂TWC(Three-Way Catalyst)
汽车尾气的主要有害成分是碳氢化合物(CnHm)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)。这三种物质对人体都有毒害，其中CnHm及NOx在阳光及其他适宜条件下还会形成光化学烟雾，危害更大。消除汽车尾气中这些有害成分的方案主要有两种：一种是改进发动机的燃烧方式以减少有害气体的排放；另一种是采用催化转化器将尾气中的有害气体净化。首先，1975年美国在新型车上安装了催化转化器，接着日本、西欧等国家也先后采用催化转化器以满足自己国家汽车排放法规的要求。汽车催化转化器有两种类型，一种是氧化型催化反应器，使尾气中的CnHm和CO与尾气中的余氧反应，生成无害的H2O和CO2，从而达到净化目的。
由于对NOx等污染物排放标准的强制化和降低燃料消耗的要求，一方面应尽量控制空燃比在14.6附近运转，另一方面应采用控制点火时间和废气再循环等方法，以减少尾气中的NOx。然而这些方法的缺点是往往会增加尾气中的CnHm和CO。为了解决这个问题，出现了三效催化剂(英文名为Three-Way Catalyst)，简称TWC。这种催化剂的特性是用一种催化剂能同时净化汽车尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CnHm)和氮氧化物(NOx)，但为了发挥其催化性能，必须将空燃比经常控制在14.6±0.1附近，这种催化净化器具有较高的净化率，但需要有氧传感器、多点式燃料电子喷射、电子点火等闭路反馈系统相匹配。这种催化净化器是利用尾气中的O2、NOx为氧化剂，CO、CnHm（以CH2为代表）和H2为还原剂，在理论空燃比附近可发生如下反应：
2CO+O2=2CO2
2CO+2NO=N2+2CO2
CH2+3nNO=nN2+nCO2+nH2O
2NO+2H2=N2+2H2O
现在应用的三效催化剂大部分是以多孔陶瓷为载体，再附着上所谓的活化涂层(Washcoat)，最后用浸渍的方法吸附活性成分。催化剂的活性成分主要采用贵金属铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等。由于贵金属资源少、价格贵，各国科学家都在致力于研究经济上和技术上都可行的稀土/钯三效催化剂。预计这种催化剂将有很好的应用前景。
三效催化净化器的优点是净化率与燃料经济性都比较好，主要问题是成本费用昂贵。由于柴油机排放的气体中残留的氧较多，使氧传感器的控制不灵敏，故三效催化净化器一般不用于柴油机，而只适用于汽油机。
【大学化学】
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汽车尾气催化剂的研究现状及发展前景
环境问题是一个全球问题, 要靠全世界每一个人的努力来解决。随着世界经济、科技的不断发展和社会文明的不断进步, 人们的物质需求也在一天天增长。汽车是现代社会最普及的交通工具,特别是近年来私家车越来越多, 带来了很多问题,其中环境问题是不容忽视的。汽车的使用对环境的污染主要有噪音污染和尾气排放造成的空气污染。在我国, 汽车尾气净化是解决尾气排放污染的最有效方法。汽车排放的污染物主要来源于内燃机，其有害成分包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物(CH)、氮氧化合物(NOx) 、硫氢化合物和臭氧等，其中CO、HC及NOx是汽车污染控制的主要大气污染成分。汽车尾气对人类的健康危害很大，治理汽车排放污染，已成为一项刻不容缓的任务。
1 汽车尾气净化的方法
国外早在20世纪60年代中期对汽车污染控制技术已经进行了研究开发，目前己达到实用阶段。研究表明，通过改善催化剂及其载体的性能和生产工艺，改善汽车内燃机燃烧技术及三效催化剂排气系统的处理可净化这些有害气体。汽车尾气污染控制可以分为机内和机外两种技术。机内净化主要是提高燃油质量和改善燃料在发动机中的燃烧条件，尽可能减少污染物的生成；机外净化的主要方式是安装催化净化器，对有害气体进行处理是机外尾气净化最有效的方法，催化剂又是净化效果的关键。因此开发实用高效的汽车尾气净化催化剂是控制汽车尾气排放的最佳措施之一。
汽车尾气催化净化的目的就是将有害的CO和HC氧化为CO2和H2O，将NOx还原成N2。由于汽车尾气的化学成分很复杂，其转化率除和催化剂的活性有关外，还和反应气是氧化气还是还原气有关，因此催化剂在功能上分为氧化型和还原型两部分。氧化型催化剂主要催化CO和HC的氧化反应，有关反应如下：
2CO+O2→2CO2
4HC+5O2→4CO2+2H2O
2NO+2CO→2CO2+N2
HC+NO2→CO2+H2O
HC+CO→N2+CO2+H2O
3NO+2NH3→2N2+3H2O
2NH3→N2+3H2O
还原型催化剂主要催化NOx的还原反应：
2NO+CO→N2+CO2
2NO+H2→N2+2H2O
2NO+HC→N2+H2O+CO2
NO和H2反应除生成无毒的N2和H2O外，尚有所不希望发生的副反应：
2NO+5H2→2NH3+H2O
2NO+H2→N2O+2H2O
因两种反应要求的化学环境不同，故早期的催化剂将两者分立。后来由于发动机的改进，实现了可使两种功能兼容的化学环境；由于催化剂制备技术的改进，使氧化与还原两种活性中心共存于同一个催化剂上，最终出现了三效催化剂TWC(three-way catalyst)。目前最常用的催化器是使用蜂窝型催化(honeycomb catalyst)，载体是陶瓷蜂窝体，其外附载有高比表面积的氧化铝涂层，其上再浸渍活性组分。所以，汽车尾气净化催化剂主要由载体、涂层及活性物质三部分组成。
2 国内外研究状况
2.1 国外研究状况
2.1.1 氧化型催化剂
20世纪70年代中期到末期的汽车排放法规只要求控制CO与CH的排放，发动机尚未使用化油器开环系统，由于机械地固定A/F比到理论值，不能随工作状况的变化而自动地调节，在这种状态下，通过将A/F比调到15左右，在富氧状态下装上氧化型催化剂，可使CO与HC的转化率达到90％，但NOx的转化率比较低。这一时期使用的主要是贵金属型催化剂，以铂、钯为活性组分。通常以二者形成的合金态使用，铂：钯=7：3，总载量0.12％左右。贵金属催化剂有致命的弱点，那就是它怕铅中毒。因此，为了有效地使用贵金属催化剂，必须改变燃油的结构，实行汽油的无铅化。
2.1.2 双金属催化剂
20世纪70年代末到80年代中期，随着美国EPA提出对NOx的排放实行控制，氧化型催化剂己不能满足要求。出现了铂、铑三效双金属催化剂。20世纪70年代末至80年代初出现的是双床式铂、铑催化剂，催化剂的氧化还原反应是分段进行的，前段使用还原型蜂窝催化剂，后段使用氧化型蜂窝催化剂，两段中间补充空气。这种设置可使还原反应与氧化反应分别在有利于自身的化学气氛中进行，但该种催化器结构复杂，操作麻烦，且NOx还原后有可能重新被氧化。1980-1985年，Pt-Rh三效催化剂开始用于电喷闭环装置，将A/F控制在窗口范围内，CO、CH和NOx的转化率可达80-90％以上。典型催化剂的Pt-Rh总负载量为0.1-0.15％,Pt:Rh=5:1涂层中加入碱土和稀土元素，稳定催化剂结构并与贵金属协同产生卓越的储氧功能。但在高温时，Rh与表面涂层中的Al2O3和CeO2发生化学作用，导致催化剂在还原气氛时对NOx的还原活性下降。
2.1.3 三金属催化剂
20世纪80年代中期到90年代初，开始使用新一代的Pt-Rh-Pd三效催化剂。这一代催化剂相当于在一个Pd催化剂上再安置一个标准Pt-Rh催化剂。此结构中，钯在内层有更好的耐热稳定性；铑在外层更有利于NOx的还原；铂在钯铑间起积极的协调作用。故催化剂的性能有了明显改善。随着汽油质量的提高，催化剂的使用寿命也大大延长，且每升催化剂中贵金属的总量已下降到0.6-0.8g。据介绍，Engelhard开发的Tri-Metal催化剂在使用16万公里后，转化率仍可达CO 85％,HC 90％和NOx95％，显然可满足更高的环保要求。
2.1.4 三效钯催化剂
20世纪80年代末，福特公司推出了三效钯催化剂，这种钯催化剂要求氧化铝和稀土氧化物与过渡金属氧化物形成有机的协和体，钯在其中发挥主导作用，通过采用特殊措施使材料具有特定结构从而使高温下的活性得以稳定。实验表明，单独Pd基催化材料在1200℃的热冲击下，催化活性依然良好。目前，这种催化剂还在进一步研制之中。Englhard公司研制了一种双层Pd基催化材料。底层由Pd和Ce构成，顶层由分散于涂层上的Pd构成。两层中都添加廉价金属氧化物以产生稳定作用，并提高Pd的活性。顶层提供低温催化活性；Pd-Ce层提供高的储氧能力以保证高温催化活性。Pd在423-823℃温度范围内对,HC、CO和NO的同时转化具有活性。
2.1.5 NOx存储还原型三元催化材料
这种催化材料由贵金属、碱金属或碱土金属、稀土氧化物组成。基本原理是：富氧条件下NOx首先在贵金属上被氧化，然后与NOx存储物发生反应，形成硝酸盐。在理论比或富燃状况燃烧时，硝酸盐分解形成NOx，然后NOx与CO、H2、HC反应被还原成N2。研究表明，NOx的存储能力与氧的浓度有关。氧浓度增加，NOx存储能力提高。当氧浓度达到1％以上时，NOx存储能力基本不变。此外，HC选择还原催化材料在富氧条件下也具有较好的催化活性。
2.2国内研究现状
我国汽车尾气污染控制是从上世纪80年代中期开始的，我国高等院校和院所在汽车尾气污染控制方面作了大量前期基础研究工作，并且研究开发了能够符合我国国情的汽车尾气控制有效的产品，为减少汽车尾气作出了贡献。
2.2.1 非贵金属催化剂的研究现状
我国许多研究工作者在1990年前后对非贵金属和稀土等混合氧化物为活性组分的汽车尾气净化催化剂进行了研究。通过组分特别是稀土元素合理搭配，可产生协同效应，具有良好的催化活性和一定的三效性能。
含稀土钙钛矿型催化剂研究是汽车排气催化剂领域的一个热门课题。我国科研人员在这方面作了很多研究。如1988年，王道等用浸渍法制备了一系列负载钙钦矿型La(Cu,Mn,Co)O3/LaAlO3-Al2O3催化剂，并经实验研究表明其活性较高。1993年，许开立等还研制成净化柴油机尾气的钙钛矿型催化剂，活性优于Pt族贵金属催化剂，且具有强抗SO2抗积碳性能。顾其顺等研究成以陶瓷蜂窝涂活性氧化铝为载体，活性成分为稀土复合氧化物的,HR-1型催化剂。后又添加稀土元素稳定氧化铝涂层结构，是一种较好的三效催化剂。2001年，韩巧凤等用PFG法制备了钙钛矿LaMnO3纳米材料，并将其负载在涂有Al2O3的堇青石载体上作为净化汽车尾气的催化剂，研究发现纳米晶活性组分的分散度好、粒径小、表面积大，对汽车尾气催化效率比溶液制得的催化剂好。
2.2.2 贵金属催化剂的研究现状
鉴于贵金属催化剂Pt、Rh价格昂贵，资源十分短缺，Pd与之相比是较廉价及丰产的贵金属，使用Pd替代或部分替代Pt和Rh。国内研究者开展了以Pd为主要活性组分的研究及致力于改善制备工艺、添加助剂、用非贵金属代替部分贵金属以减少贵金属用量的研究。含钯催化剂最常用的助剂是稀土氧化物、碱土金属氧化物和过渡金属氧化物。黄传荣等对La-Co-Ce-Pd催化剂活性和热稳定性的研究表明稀土元素, La、Ce在催化剂表面的富聚和在活性氧化铝涂层中的存在，对其它活性组分特别是贵金属Pd起到分散、隔离和稳定的作用，使之不易迁移、煤结和流失，保证了催化剂良好的热稳定性。郭清华等在含Pd催化剂中涂层中添加Ce，Ba同样对Pd组分起到分散、隔离和稳定结构的作用，从而达到改善催化剂热稳定性的作用。另外也有对Rh及Ag催化剂的研究。负载Pd催化剂虽具有较高的催化活性和较好的低温活性，但抗烧结和抗硫中毒能力较差，特别是对NOx净化性能难以达到实用要求。
3 汽车尾气净化催化剂结构组成
汽车催化剂主要由四个部分组成：载体、高比表面的涂层、活性组分和助剂。
3.1 载体
催化活性组分要担载在高比表面的载体上,才能很好的发挥作用,载体的选择对催化剂活性有很大影响。早期的载体是以活性氧化铝、硅氧化镁、硅藻土为原料制得的颗粒物,表面积大,使用方便,但存在压力降和热容大、耐热性差、强度低和易破碎等缺点, 故80年代后逐渐被蜂窝陶瓷载体所取代。蜂窝陶瓷载体也叫作整体载体,由许多薄壁平行小通道构成整体, 具有气流阻力小、几何表面大、无磨损等优点。堇青石载体由于热膨胀系较低,抗热冲击性突出而被广泛用作汽车尾气催化剂的载体。目前所用的汽车催化剂的载体95%为蜂窝堇青石陶瓷体,其原材易得、费用较低以及总体性能良好。另一种整体式载体是将Ni-Cr、Fe-Cr-Al或Fe-Mo-W等合金压成波纹状而制成的整体型合金载体,相比陶瓷蜂窝载体有更高的热稳定性。目前这种金属载体主要用于对汽车尾气排放要求十分严格的国家,如日、美的出口汽车上。金属载体的使用对降低汽车排气阻力十分有利,明显改善了动力性能,提高尾气净化效率,同时延长了净化器的使用寿命。
3.2 高比表面的涂层(也叫第二载体)
活性涂层附着于载体的表面,它的作用是提供大的表面积来附着贵金属或其它催化成分。堇青石载体的比表面较低, 一般只有1m 2 /g左右, 须涂敷一层高比表面的涂层。涂层材料通常采用γ-Al2O3,它具有很强的吸附能力和大的比表面积,但在高温条件下会发生相变,转变为α-Al2O3,比表面积降低。为了抑制Al2O3 的相变,通常加入Ce、La、Ba、Sr、Zr等稀土元素或碱土元素氧化物作为助剂。
3.3 活性组分
尾气催化剂的活性组分可分为贵金属和非贵金属两种类型。
贵金属类以Pt、Rh、Pd最为常用。Pt组分在催化剂中主要起氧化CO和HC的作用,它对NO有一定的还原能力,但CO的浓度就较高或有SO 2 存在时, 它的效果没有Rh好。Rh组分是催化还原NOx的主要成分,在有氧时,得到唯一的还原产物N2;无氧时,低温下的主要还原产物是NH3,高温下的还原产物主要为N 2。此外,Rh对CO的氧化和烃类的水蒸气重整反应也有重要作用,Rh的抗毒型较Pt差。Pd组分主要用来转化CO和烃类,对于饱和烃类效果稍差,抗Pb、S中毒能力差,易高温烧结,与铅形成合金,但它的热稳定性较高, 起燃性好。汽车尾气三效催化剂中, 各种组分的作用是相互协同进行的。非贵金属活性组分主要以过渡元素氧化物及其尖晶石、钙钛矿结构复合氧化物为活性组分。但由于单组分氧化物耐热性能差、活性低、起燃温度高,在使用上受到限制,一般采用多组分的配方和适当的制备技术。
3.4 助剂
助剂本身是一些没有催化作用或活性较低的添加物, 能大大提高催化剂的活性、选择性和寿命。CeO2 是汽车尾气净化催化剂最主要的助剂, 其主要作用有：贮存及释放氧；提高贵金属的分散性, 抑制贵金属颗粒与Al2O 3 形成无活性的固溶体；提高催化剂的抗中毒能力; 增加催化剂的热稳定性等。Summers和Ausen对铈和贵金属的相互作用进行了研究,在Al2O3担载的新鲜的Pd、Pt贵金属催化剂中,增加CeO2的量,Pt的表面分散性下降；而Pd的表面分散性与CeO2的负载量无关。
4 汽车尾气净化催化剂的发展方向
4.1 贫燃条件下的NOx 催化转化
贵金属三效催化剂只有在发动机的空燃比接近化学计量比(14.7/1)且使用无铅汽油时才能有效净化三种污染物CO、HC、NO x。当空燃比低于14.7时,处于富燃区,催化剂具有高还原性、低氧化性, CO和HC净化不完全；而高于14.7时处于贫燃区,尾气中氧含量较大,而CO和HC含量很低,催化剂具有高氧化性、低还原性, 不能有效还原NOx 。因此应开发贫燃条件下的新型汽车尾气净化催化剂已成为当前的研究热点,此种催化剂一旦研究成功,将在柴油发动机和贫油型汽油发动机的车辆上得到广泛应用。对已排放到大气中的NOx , 特别是大城市中峡谷式的街道和隧道等大气扩散条件较差的地带, 为了降低NOx浓度有人提出了利用TiO2光催化所具有的高氧化能力和还原能力,将TiO2 混在建筑材料中,涂在建筑物的外壁,再有O2 和H2O共存条件下,将氮氧化物变为NO 3-, 因为这种具有高活性的四配位结构的TiO2分子筛催化剂,经过注入金属离子后,TiO2催化剂能够有效的利用可见光和太阳光。
4.2 开发非贵金属催化剂
贵金属三效催化剂是目前较流行的汽车尾气净化催化剂,但贵金属价格昂贵,又容易发生Pb、S、P等中毒,还可能对环境造成二次污染,如产生N2O气体,而N2O是主要的温室气体之一,因此寻找新型催化材料部分或全部替代贵金属已成为必然趋势。非贵金属催化剂价格远低于贵金属,但其催化活性比贵金属低,需要制成特殊结构,而且要多种金属组分相互作用来提高活性。目前研究最多的是用稀土元素作为活性组分,但因稀土催化剂性能不及贵金属催化剂,如活性、稳定性等,故要解决很多技术问题。稀土催化剂主要有钙钛矿型、特殊的镧复合物、特殊的铈复合物、含铜镍的稀土金属和硝酸盐等；其次为过渡金属作为主要成分的催化剂, 其中CuO 、MnO2 和Co2O3 等对CO 的氧化活性较高,NiO和Cr2O3 对NOx 的还原活性较好,故制备三效催化剂必须采用复合配方。
5当前存在的问题及解决方法
汽车尾气净化催化剂的使用，有效改善了尾气对大气的污染，但在实践中也暴露出了不少问题，尚有待于进一步深入研究探索。
（1）催化转化率：当前大多数催化剂高温活性好，低温活性较差，这极大地抑制了其性能。
（2）催化剂失效：包括热失效和中毒失效，这也是自汽车尾气催化剂研制以来一直未能妥善解决的问题，高温下催化剂的热劣化和S、P、Pb中毒极大地缩短了催化剂的使用寿命。
（3）冷启动问题：汽车尾气中60％-80％的有毒气体是由于冷启动两分钟内产生的，要有效处理好这个阶段内的废气必须着手改善催化剂的低温活性，以提高尾气的低温催化转化。
（4）成本问题：当前汽车广泛应用的催化剂大多还是贵金属或贵金属掺杂其它金属氧化物型，其成本仍然很高。
目前达到实用化的尾气净化催化剂不外乎贵金属催化剂（氧化型和三元催化剂）和稀土催化剂。而贵金属催化剂在我国现阶段尚不具备推广使用条件，主要原因是价格昂贵，要求使用无铅汽油以及与之相适应的电控喷油系统等汽车技术改造。已经证明稀土催化剂对CO和HC都具有较好的净化效果，抗铅中毒能力强，能满足现有汽车排放标准。特别是我国稀土资源极为丰富，价格便宜，是现阶段适合我国国情的首选催化剂。因此开展以稀土金属为主添加少量贵金属或过渡金属的尾气净化催化剂的研究势在必行，前景广阔。重点应在以下三个方面有所突破：
(1)运用组合化学原理，设计具有最佳催化活性的催化剂，开发新材料，提高贵金属的利用率。
(2)开发以粘土矿物为载体的三效催化剂，提高催化剂的耐高温性能，同时，降低生产成本，为催化净化器的产业化开拓道路。
(3)开展非贵金属催化材料体系的研究，以期部分或完全取代贵金属催化剂。
6结语
随着汽车工业的快速发展,汽车尾气造成的环境污染也日益严重。世界各国制定了严厉的汽车尾气排放标准,采用汽车尾气净化催化剂,极大地减轻了城市的大气污染。但贵金属催化剂价格昂贵且使用条件有一定限制,因此开发贫燃条件下使用的催化剂和非贵金属催化剂已成为目前研究的热点,汽车尾气净化催化剂的发展前景十分广阔。
常见的催化剂有哪些
工业催化剂常见分类:一、化肥催化剂（Catalysts for fertilizer manufacture)
一）脱毒剂（Purification agent）
１．活性炭脱硫剂（Active carbon desulfurizer）
２．加氢转化脱硫催化剂（Hydrodesulfurization Catalyst ）
３．氧化锌脱硫剂（Zinc oxide sulfur absorbent ）
４．脱氯剂（Dechlorinate agent ）
５．转化吸收脱硫剂（Converted-absoubed desulfurizer ）
a．氧化铁脱硫剂（Iron ozide desulfurizer）
b．铁锰脱硫剂（Iron -Nanganese oxide desulfurizer）
c．羰基硫水解催化剂（Carbonyl Sulfide hydrolysis ）
６．脱氧剂（Deoxidezer ）
７．脱砷剂（Hydrodearsenic Catalyst）
二）转化催化剂（Reforming Catalyst）
１．天然气一段转化催化剂（Nature gas primary reforming catalyst）
２．二段转化催化剂（Secondary reforming catalyst）
３．炼厂气转化催化剂（Refinery gas steam reforming catalyst）
４．轻油转化催化剂（Naphtha steam reforming catalyst）
三）变换催化剂（CO shift catalyst）
１．中温变换催化剂（High temperature CO shift catalyst）
２．低温变换催化剂（Low temperature CO shift catalyst）
３．宽温耐硫变换催化剂（Sulfur tolerant shift catalyst ）
四）甲烷化催化剂（Methanation catalyst）
１．甲烷化催化剂（Methanation Catalyst）
２．城市煤气甲烷化催化剂（Town gas methanation Catalyst）
五）氨合成催化剂（Ammonia synthesis Catayst）
１．氨合成催化剂（Ammonia synthesis catalyst）
２．低温氨合成催化剂（Low temperatuer ammonia synthesis catalyst）
３．氨分解催化剂（Ammonia decomposition catalyst）
六）甲醇催化剂（Methanol Catalyst）
１．高压甲醇合成催化剂（High pressure methanol synthesiscatalyst）
２．联醇催化剂（Combined methanol synthesis catalyst）
３．低压甲醇合成催化剂（Low pressure methanol synthesis catalyst）
４．燃料甲醇合成催化剂（Fuel methanol synthesis catalyst）
５．低碳混合醇合成催化剂（mixture of lower alcohols synthesiscatalyst） 七）制酸催化剂（Acid manufacture catalyst）
１．硫酸生产用钒催化剂（Vanudium catalyst for manufacture of sulfuric acid ）
２．硝酸生产用铂网催化剂（Platinum ganze catalyst for manufacture
３．非铂氨氧化催化剂（Non-platinum catalyst for ammonia oxidation）
４．铂捕集网（platinum catch gamze ）
５．硝酸尾气处理催化剂（Treated catalyst for tail gas from nitric acid plant）
八） 制氮催化剂（Nitrogen manufacture catalyst）
１．一段制氮催化剂（Frist stage catalyst for ammonia combined ）
２．二段制氮催化剂（Second stage catalyst for nitrogen manufacture ）
九）氧化催化剂（Oxidation catalyst）
一氧化碳选择性氧化催化剂（CO selsctive oxidation catalyst ）二、炼油催化剂（Refining catalyst）
一）重整催化剂（Reforming catalyst）
１．铂重整催化剂（Platinum reforming catalyst ）
２．双金属重整催化剂（dual metal reforming catalyst ）
３．多金属重整催化剂（Multimetal reforming catalyst ）
４．芳构化催化剂（Aromatization catalyst ）
５．烯烃二聚催化剂（Dimerization catalyst ）
６．异构化催化剂（Isomerization catalyst ） 二）流化裂化催化剂（Fluid Catalytic Cracking Catalyst ,FCC Catalyst）
１．天然裂化催化剂（Natural cracking catalyst ）
２．半合成流化裂化催化剂（Semi-synthetic fluid cracking catalyst ）
３．合成流化裂化催化剂（Synthetic fluid cracking catalyst ）
a．分子筛催化剂（Molecular sieve catalyst ,Zeolite catalyst ）
b．硅镁锆催化剂（Zircomia-Magnesia-Silica catalyst ）
c．硅锆裂化催化剂（Zirconia-Silica-catalyst ）
４．FCC燃烧助剂（FCC combustion promoter）
５．降低SOX催化剂（FCC sulfur oxides reduction catalyst ）
三）加氢裂化催化剂（Hydrocracking catalyst）
１．镉镍催化剂（Tungsten-nickel Sulfide Catalyst ）
２．温和加氢裂化催化剂（Mild hydrocracking catalyst ）
四）加氢精制催化剂（Hyrorefining catalyst）
１．加氢脱硫催化剂（Hydrodesulfurization catalyst）
２．加氢脱氮催化剂（Hydrodenitrogenation catalyst）
３．加氢脱金属催化剂（Hydrodemetallization catalyst） 五）加氢处理催化剂（Hydrotreating catalyst）
１．加氢催化剂（Hydrogenation catalyst）
２．加氢饱和催化剂（Hydrostturation catalyst）
３．渣油加氢脱硫催化剂（Residue hydrodesulfurization catalyst) 六）烷基化催化剂（Alkylating catalyst）
１．硫酸催化剂（Sulfuric acid catalyst）
２．氢氟酸催化剂（Hydrofluoric acid catalyst）
３．固体酸催化剂（Solid acid catalyst）
七）其他催化剂
１．硫回收催化剂（Sulfur recovery catalyst）
２．克劳斯尾气处理催化剂（Claus Unit tail gas treatment catalyst）
３．脱硫醇催化剂（Sweetening catalyst）
四、环保催化剂（Environment protection catalyst）
１．焚烧催化剂（Incineration catalyst for hydrocarbon produces echaust streams ）
２．电厂排气处理催化剂（Power station exhaust gas treating catalyst）
３．硝酸尾气处理催化剂（Tail gas from nitric acid plant treating catalyst）
４．汽车尾气催化剂（Automotive catalyst）
用于汽车尾气催化剂的纳米氧化铂材料研究有什么进展？
汽车尾气对人体的危害极大，那么用于汽车尾气催化剂的纳米氧化铂材料研究有什么进展吗？接下来向大家请看我详细地讲解。
一，汽车尾气净化催化剂种类
氧化催化剂(“双向”催化剂)和“三方”催化剂。然而，这种类型的催化剂只能控制一氧化碳和碳氢化合物的排放，所以被称为“双向催化剂”。但这只适用于符合排放标准的早期车辆。自20世纪80年代以来，美国联邦政府增加了车辆NO;X排放标准使得这类催化剂无法达到标准，被慢慢淘汰。它还促进了新型催化剂的生产和开发。
二，净化汽车尾气催化剂的特点
(1)有足够的机械强度;催化剂载体工作时要承受调节气流的热量冲击，以及路面不平引起的剧烈振动和气缸振动。
(2)具有足够的耐热性;以适应汽车发动机排气温度范围宽。
(3)适宜的孔隙结构或开放孔隙度。
(4)热容量低，导热系数高。载体材料的低热容量和高导热性可以缩短达到催化反应所需温度的时间，提高催化净化效率。(5)比表面积较大。有效活性成分多为贵金属，分布在载体表面。该载体比表面积大，活性成分分布均匀，有利于提高活性成分的利用率，降低成本。
(6)不含对催化剂有毒害作用的物质，催化剂之间的相互作用会影响催化剂的催化效果。
三， 净化汽车尾气催化剂发展前景
(1)开发新型高效催化剂，减少或替代贵金属的使用。
(2)进一步提高催化剂的抗中毒能力，延长其使用寿命。
(3)提高催化剂的低温活性，减少汽车冷启动过程中的废气排放。
(4)开发性能优良的金属或其他载体和可行的载体形成方法，以提高催化剂的性能。随着公众环境意识的增强，汽车尾气排放标准越来越严格，这对我国汽车尾气排放的控制是一次严峻的考验。中国已经具备研究、开发和生产汽车催化转化器的能力。随着新的排放法规的出台，这必然是一个不断采用新产品、新技术、淘汰过时产品的过程，并继续为全人类的健康生活环境做出贡献。努力工作的过程。
