满足国Ⅵ排放标准的汽油车催化剂及在用汽油车污染治理

【作者】 陈耀强； 王健礼； 徐海迪； 焦毅； 钟琳； 赵明；

【机构】 四川大学化学学院；

【摘要】 世卫组织的空气质量标准要求PM2.5年均低于10μg/M~3,日均低于25μg/M~3,控制汽车尾气污染非常重要。在城市的汽车保有量中,汽油车占95%以上,是城市的主要污染源。在2020年我国将对汽油车实施国Ⅵ排放标准,为此,汽油车催化剂将面临催化材料和催化剂技术的全面升级,才能满足排放标准的需求。汽油车催化剂的关键材料之一是铈基稀土储氧材料,对于平抑空燃比波动,提高催化活性及耐久性至关重要。制备的CeZrMOx系列稀土储氧材料经1000℃老化5h,比表面积达54.7m~2/g,储氧材料储氧量527μmol/g。制备的CeZrO2-Al2O3材料是另一类稀土储氧材料,老化后具有更高的织构性能。汽油车催化剂的另一关键材料是稀土稳定的氧化铝材料,对于贵金属的分散和催化活性的稳定起着关键的作用。本文制备的稀土稳定的氧化铝材料经1100℃老化4h,比表面积109.5 m2/g。以使用上述两类关键催化材料为基础,发展了汽油车催化剂的制备技术,制备的催化剂通过了整车耐久性试验,排放满足国VI排放标准的限值。按照催化器的寿命计算,全国催化器寿命到期的汽油车为1.4亿辆,HC,CO和NOx的排放超过排放标准限值的数倍,数十倍至上百倍;PM2.5的排放高达1000微克/立方米以上。排放严重超标的原因是润滑油里面的磷,锌等对催化器孔道的堵塞所致。催化器即使完全失效,也只能造成排放超过排放标准3倍左右;而催化器孔道(孔径仅为1毫米)堵塞,致使排气阻力增加,发动机燃烧状况急剧恶化,是造成汽油车污染物排放数十倍增加的直接原因。更换催化器后,HC,CO和NOx下降数倍,数十倍至上百倍,即使使用已达15年以上的国Ⅰ和国Ⅱ老旧汽油车,排放严重劣化,更换催化器后都能回到排放标准的限值之内;PM2.5平均减排率为88.3%,同时具有8%至30%的节油效果。对寿命到期的汽油车催化器进行更换,可在短期内实现我国城市PM2.5和臭氧的大幅度下降。更多还原