汽車尾氣治理的發(fā)展方向
治理汽車尾氣污染的方法有很多:改進汽車發(fā)動機的結構,在汽車發(fā)動機內部進行尾氣凈化處理;改進汽車燃料,采用乙醇汽油、無鉛汽油等;當然最根本的手段還是改變汽車的動力,研制和推廣電動汽車、太陽能汽車等等。
汽車尾氣凈化催化劑是控制汽車尾氣排放,減少污染的最有效手段。按照我國總體規(guī)劃,到2010年我國汽車尾氣排放控制與國際接軌,達到國際水平。這為開發(fā)汽車尾氣凈化催化劑材料,提供了很大的發(fā)展空間,這也為汽車尾氣污染的治理指明了研究的方向。
作為控制汽車污染的主要手段之一的凈化催化劑受到了普遍的重視。我國70年代初就為出口紅旗轎車安裝了氧化型催化劑。到90年代初亞運會期間北京曾在數(shù)千輛出租車上裝載稀土氧化型催化劑。這是國內首次采用催化凈化器,但各方面技術還不成熟,未能得到推廣使用。1993年, 國家雖公布了GB14761排放法規(guī)和排放限值,但未強制安裝尾氣凈化催化劑,對超標車的強制安裝推遲到1998年才正式執(zhí)行, 1999年開始采用三效催化凈化器。二十世紀60 年代以來,出現(xiàn)了許多有關汽車尾氣方面的催化劑,從中我們可以看出隨著世界尾氣排放標準加嚴,尾氣催化技術日益提高。
汽車尾氣的催化凈化經歷了漫長的發(fā)展過程,由含鎳、銅、鈷、鐵等的賤金屬催化劑而基于貴金屬(Noble Metals, NMs)的高效催化劑;由兩效而三效乃至更高效。三效催化劑( Three—Way Catalyst, TWC)是汽車尾氣三元催化轉化器里使用的催化劑,它具有高活性、高選擇性、高熱穩(wěn)定性、良好物理性能,能同時凈化尾氣的CO、HC和NOx等有害物。早期三效催化劑有較多的缺陷,如要求很狹窄的空燃比等, 此后在改善催化劑性能方面做出了諸多努力:提高催化活性、熱穩(wěn)定性,拓寬三效窗口等;現(xiàn)如今,三效催化劑( TWC) 已在全球范圍內得到了普遍應用。
由于貴金屬催化劑成本高,我國汽車尾氣凈化催化劑的研究主要在非貴金屬催化劑方面,目前非貴金屬催化劑還不能得到滿意的催化效果。非貴金屬催化劑價格遠低于貴金屬,但其催化活性比貴金屬低,往往需要制成特殊結構,且要多種金屬組分相互作用來提高活性。因此,研究最多的是用稀土元素作為活性組分,主要采用加入稀土減少貴金屬用量的辦法。稀土特別是CeO2 ,具有優(yōu)良的貯氧能力、熱穩(wěn)定性和助催化作用,不僅提高了貴金屬催化劑的耐久性和催化活性,同時降低了貴金屬用量。我國稀土資源豐富,因此稀土作為添加劑在汽車尾氣催化劑的研究和發(fā)展中做出了較大的貢獻。
隨著我國經濟的不斷發(fā)展,汽車尾氣對大氣的污染和治理已經成為人民和政府共同面臨的挑戰(zhàn)。為治理大氣污染, 我國政府已先后頒布了多項法律法規(guī)及相關的治理辦法,以法律為依據,有效地實現(xiàn)汽車尾氣排放的控制與管理。在政府的領導下,各大企業(yè)積極響應,向社會提供高效低耗、低排放的環(huán)保車型,提供高品質的燃油、燃氣,提供高效耐用的尾氣凈化產品。這是相關企業(yè)提高自身競爭力的重要途徑,也是相關企業(yè)為防治汽車尾氣污染應盡的職責和貢獻。同時, 人們應該遵守各項規(guī)章制度,節(jié)能減排,用自己的行動,保護自己賴以生存的自然環(huán)境,這樣才能成為最終的受益者。
近些年來,各個領域的學者不斷研究,各項處理汽車尾氣的技術手段正在不斷成熟和運用。第一代汽車尾氣催化劑將活性氧化鋁制備成球狀或丸狀的小顆粒,然后在這些小顆粒的毛細孔中吸附一些貴重金屬,從而起到催化作用。第二代產品是將吸附有貴重金屬的活性氧化鋁涂附于蜂窩陶瓷表面,從而制備出性能優(yōu)良的汽車尾氣催化劑載體。從早期使用的普通金屬Cu、Cr、Ni,到后來用的貴金屬Pt、Pd、Rh, 汽車尾氣凈化催化劑已成為治理尾氣污染的有效途徑。目前國內外已成功開發(fā)了含少量貴金屬的稀土汽車尾氣凈化催化材料,特別是用于活性涂層的鈰稀土復合氧化物已成功用于汽車凈化器上,催化性能與使用壽命大大提高。另外, 納米技術將成為進一步提高催化劑載體表面積和優(yōu)化內部結構的新的突破口。這些技術的發(fā)展和應用將是我們倍加鼓舞,催化活性高于普通三效催化劑的納米稀土三效催化劑將是成本低、催化效果好的新型催化劑并成為今后研發(fā)熱點。
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