刘丽 蒋帅 唐浩
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摘要：文章主要针对天然气汽车尾气净化催化剂研究进展进行分析，结合尾气净化催化剂发展现状，从天然气汽车尾气净化原理、净化催化剂研究进展方面进行深入研究与探索，更好的促进天然气汽车尾气净化催化剂的发展与进步。
关键词：天然气；汽车尾气；净化催化；催化剂
在社会经济不断发展作用下，我国人均汽车拥有量快速提升，这也使得汽车尾气对于自然生态生产造成了较为严重的破坏。其中尾气的碳氢化合物等含量较高，这也汽车主要污染物之一。在天然气汽车中的尾气碳氢化合物体积分数90%为甲烷,这使得以往汽车中的三效催化剂不符合天然气汽车需求。因此需要对天然气汽车尾气净化催化剂进行深入研究。
一、天然气汽车尾气净化催化原理
在天然气汽车尾气中，一氧化碳与甲烷主要利用氧化法实施全面的全面的清除，使这些物质转变为二氧化碳与水。对于氮氧化物则使用催化还原方法，将其转变为氮气。所以应对空燃比天然气汽车尾气净化研究高效低温的三效催化剂，确保甲烷、一氧化碳以及氮氧化物等实现良好的净化催化。
在稀燃比天然气车中，其尾气温度相对较小，氧气存在较为丰富，氮氧化物排放量较小，不通过净化催化就可满足排放标准，或通过废弃循环技术确保氮氧化物符合实际排放标准。这也使得稀燃比洗车尾气仅仅需要对一氧化碳以及甲烷等进行净化催化。
二、净化催化剂研究进展
（一）富燃尾气催化剂
研究人员利用汽油汽车净化催化剂组成配方，使用可较好对甲烷进行氧化催化的Pd取代了Pt与Rh等活性组分，并利用氧化铝为主要载体，通过使用适量的镧或利用三氧化钨以及高锰酸钾等实现对镧的取代，进而形成可较好满足富燃状态的三效催化剂，并在温度为400℃至750℃、空速为100000h-1环境下，使得一氧化碳、氮氧化物以及甲烷的转化率达到92%左右，而尾气甲烷燃烧温度在450℃之内，甚至还可达到300℃，镧等助剂的使用也题号可催化剂对于甲烷的转化效率，其中需要对空燃比进行较为严格的控制，才可收获较为良好的活性。
（二）理论比尾气净化催化剂
研究人员根据实际需求，对Pt、Pd、以及Rh等金属催化剂对于甲烷的氧化催化性进行了深入的研究，其结果有效的证明了在理论空燃比环境中，Pd对于加甲烷的氧化催化活性效果相对较高，而Pt与Rh则相对较弱。同时Pd工作窗口较为狭窄，如果空燃比出现稀燃现象时，就会导致甲烷氧化活性出现明显的降低。在稀燃情况下，Pt对于甲烷的氧化催化活性则向对较高。
另一些研究人员根据实际需求，对Rh、Pt以及Pd等在理论空燃比、稀燃比以及富燃环境中对于甲烷的氧化催化活性进行了深入的分析，结果发现在稀燃环境中，Pd对于甲烷的氧化催化活性相对较高；在富燃环境中，Pt对于甲烷的氧化催化活性则相对较强。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，这也有效的证明了在理论空燃比与富燃环境中，天然气汽车尾气催化剂与三效催化剂较为相似，但组分含量却存在差异，主要是以Pd为活性组分，并根据实际需求使用了适量的Rh以及Pt，进而促进氮氧化物以及甲烷净化催化效率的快速提升。但在使用稀燃氧化催化剂时，仅需要对甲烷的净化效果进行分析与考虑，而活性组主要以Pd为基础。
（三）稀燃尾气净化催化剂
相关研究结果表明，Pd对于一氧化碳以及甲烷的氧化催化活性相对较强，并且在稀燃条件中，可较为高效与良好的对天然气汽车尾气中的甲烷进行净化催化处理，进而使其符合实际排放需求。
其中一些研究人员根据天然气车尾气净化需求配制了分子筛与贵金属蜂窝催化剂，形成了在稀燃环境下对尾气进行两段净化催化。在第一段中使用适量的烃类物质，对氮氧化物进行净化与还原，在第二段中，催化剂则是以γ型氧化铝为主要载体，并利用稀土氧化物质以及碱土金属氧化物质等进行优化与调整，促进催化剂活性与稳定性的快速提升。与此同时，结合实际需求对适量的三氧化钼以及三氧化钨进行使用，有效防止水毒性的出现，并促进催化剂稳定性的不断提升，其中贵金属Pd分子质量为0.5%左右。
另一些研究人员将活性氧化铝当做载体，配制了添加稀土催化剂与Pd催化剂，并在富燃、稀燃等环境中检测其性能。研究结果表明，在稀燃环境中，Pd氧化铝对于甲烷其起燃温度为340℃，净化催化性较强，一氧化碳转化率也相对较高，其起燃温度为180℃。但在富燃等环境中，添加稀土催化剂则具有更好的活性与稳定性，其中对于一氧化碳、甲烷以及氮氧化物的起燃温度主要为204℃、356℃以及180℃。
（四）其他净化催化剂
研究人员通过科学方法将两种催化剂进行有机结合，获得了可在富燃、稀燃以及理论空燃比环境中进行良好使用的天然气汽车尾气催化剂，其中该催化剂可分为三段进行催化处理，第一段是吸附剂，也就是对氮氧化物进行吸附，而第二段与第三段则属于不同的Pt-Rh催化剂。吸附剂主要是通过USY分子筛制备浆液涂覆蜂窝载体基质后，进行烘干与烧制逐渐形成的，这时贵金属含量可分为1.5g/L-1与2.8g/L-1。这种催化剂虽可在富燃、稀燃环境中对尾气进行净化催化，但其催化剂缺少较为良好的耐高温性，同时对于氮氧化物的催化效果也相对较弱。
另外，一些研究人员在尾气中添加了适量的一氧化碳、氢气以及氧气，并先在一氧化碳催化剂上形成氧化反应，形成较大的热量为加热烃类催化剂的使用创建条件，确保催化剂可较好达到其所需的起燃温度。同时催化剂烛主要以堇青石为载体，活性组分可分为4%Pd、2%Pt以及适量的二氧化铈为助剂，对烃类于一氧化碳进行分开处理，其净化催化效果相对较强，但是对于氮氧化物的还原净化效率几乎为0。
结语：
综上所述，由于天然气汽车尾气温度相对较低，而甲烷含量较高，使得其转化较为困难。同时水蒸气与氮氧化物等也使得贵金属Pd催化剂经常出现中毒失效现象，这也使得其与汽油汽车尾气处理难度较大。因此研发低温、活性强、抗水、耐硫酸等较强的天然气汽车尾气催化剂成为了主要的研究目标。同时含量较低贵金属催化剂等也是人们主要的研究重点。
参考文献：
[1]屠约峰.天然气汽车尾气净化催化剂研究进展[J].工业催化,2017(07).
[2]赵彬,邹立科,谢斌,李敏娇.新型天然气汽车尾气净化催化剂载体的制备研究[J].四川理工学院学报(自然科学版),2008(06).
[3]赵彬. 天然气汽车尾气净化催化剂的制备和性能初探[D].四川大学,2004.
论文作者:刘丽,蒋帅,唐浩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/17
标签：催化剂论文; 甲烷论文; 氧化碳论文; 天然气论文; 尾气论文; 活性论文; 氧化物论文; 《防护工程》2018年第14期论文;