隨著城市汽車數量的不斷增加,汽車尾氣污染也日益加劇,汽車尾氣已經成為目前我國城市大氣的主要污染源之一。據了解,我國機動車污染物排放密度和污染濃度比發達國家要高出幾倍。目前發達國家通過貴金屬(pt-rh)三元催化劑(three way catalysts)解決了汽車尾氣對環境造成的污染。但如何有效降低貴金屬用量,以及提高催化劑的使用壽命,成為目前國際上汽車尾氣凈化技術亟待解決的課題。
目前,我國采用的是歐洲汽車尾氣排放標準。這除了需要汽車本身進行改進外,還需要使用高活性、高穩定性的貴金屬密耦催化劑(前置)與主催化劑相配合共同完成尾氣凈化。關于主催化劑的研究目前所采用的技術路線主要有兩種:一是采用低價格貴金屬(pd)或添加少量貴金屬的催化劑體系;二是非貴金屬催化劑體系。國際上呼聲很高的是稀土催化劑,對非貴金屬催化劑而言,需要解決的問題是稀土催化劑低溫活性、no的有效消除。
中科院長春應化所以現有的稀土催化劑制備技術為基礎,通過完善非貴金屬催化劑活性組分的批量制備技術和連續涂覆技術,完成了非貴金屬汽車尾氣凈化器生產技術,開發出了新一代由密耦催化劑-稀土催化劑構成的,可達歐3排放標準的新型汽車尾氣凈化器。在臺架實驗中凈化器的效率為: hc 3 80 %;co % 3 80 %;nox 3 70 %;催化劑壽命:8萬公里。本項目已經獲得一項中國發明專利(zl02 146051.5)。
這項研究的創新性在于:一是利用功能組合的概念將具有高效轉化烴類化合物的f-c催化劑與具有高效消除co和nox的ht催化劑進行復合,由f-c和ht催化劑構成的非貴金屬三元催化劑已接近貴金屬催化劑(主催化劑)的結果;二是利用貴金屬密耦催化劑與稀土主催化劑在性能上的互補性,以貴金屬主催化劑(體積為~400 ml)作為密耦催化劑與稀土催化劑構成了可達歐3排放標準的新型汽車尾氣凈化器。
汽車產業是國民經濟的主導產業,因此,開發具有自主知識產權的汽車尾氣非貴金屬凈化器,對于我國的汽車和環保產業具有深遠意義。該項目的研制成功不僅能帶來明顯的社會效益,還能帶來巨大的經濟效益。汽車排氣凈化催化劑擁有巨大的應用市場,目前僅中國市場上汽車的保有量就約為2000萬輛。由于汽車尾氣凈化器(催化劑)生產工藝與其它化工技術不同,放大實驗是批量生產的放大,放大實驗帶來的風險較小。專家測算,如果以此技術為核心技術建立年產5萬套汽車尾氣歐3凈化器(凈化器1500元/套),年產值為0.75億元。同時還可節省大量貴金屬資源,符合我國經濟可持續發展的要求。據悉,該項目組已與吉林同方實業發展有限公司達成協議,共同建立年產5萬套歐3凈化器生產線。