未来汽车尾气催化剂对稀土催化材料的挑战

【作者】 陈耀强；

【机构】 四川大学催化材料研究所；

【摘要】 1、预测的及基础（1） 2030年汽油压燃（IC）发动机占35%,混动50%,纯电动和燃料电池车15%,车企的预测与各国政治人物的预测明显不一致;（2）锂电池电动车,锂离子电池体系是热力学不稳定的,废旧锂离子电池的环境污染:金属镍、钴污染（包括砷）、氟污染、有机物污染、粉尘和酸碱污染;（3）氢燃料电池在性能及排放上具有优势,氢的成本和量决定在相当长的时间内,氢燃料电池无法实现大规模应用;（4）欧美国家解决空气质量问题靠的是机动车的化剂技术,实现了PM_2.5年均低于10μg/m³,新能源车基本上没有贡献。2、汽油车催化剂挑战:（1） TWC:混合动力的使用,导致未来尾气温度将降低,催化剂的低温活性和高温稳定性是关键。要求老化后,HC,CO和NOx的T₉₀低于300℃;铈基OSC的性能需要提高;稀土稳定的氧化铝性能进一步提高;三效催化剂的制备化学,催化机理和动力学的研究需要深入;（2） cGPF:大部分PM小于23nm,气相,液相和颗粒物PAHs的净化,催化剂层的组成,粒度,结构和净化性能的相关性,与运行工况和再生的复杂关系。（3） HC捕集:捕集材料的高温稳定性,吸附量,脱附温度偏低,要求高于300℃,在零排放时是关键,目前的分子筛类材料要满足要求比较困难,期待新材料的出现。3、柴油车催化剂:（1）SCR:在150-180℃温度下的高转化效率,以解决冷启动和低负载的转化问题;高温转化效率,600℃达到96%的转化;在250-550℃纯NO时实现100%转化;250℃氨氧化达到100%,N₂O排放小于20 ppm。（2） DOC催化剂:SOF高效转化,Ce基催化组分调变;CO和HC的低温高效转化,800℃老化后,CO-T₉₀177℃,HC-T₉₀ 218℃;NO转化为NO₂:宽窗口内低温高转化率;（3） LNTs （Lean NOx Traps）和PNAs （Passive NOx adsorbers）与SCR一起使用,解决冷启动NOx净化;在富燃阶段产生氨,被动SCR;LNTs中的稀土OSC,Ba,Pt/Pd,如何平衡多方面的性能至关重要;（4） ASC:NH3的低温转化率,N₂的高温选择性,N₂O和NO₂的控制;（5） cDPF:去除更小颗粒PM,需提升催化剂层的性能、新催化剂及再生性能。更多还原