原作者：聊城大學化學化工學院 陶碩，本賬号獲授權代為發布。

随着現代科學技術的進步，交通運輸業得到飛速發展，然而，随處可見的汽車尾氣我們可以任其自由排放嗎？答案是否定的。那麼如何處理汽車尾氣才能符合綠色化學的标準呢？目前我們應用最廣的是尾氣淨化器，其本質是汽車催化劑。

也許一看到“催化劑”的字樣，我們最先想到的是中學所學過的制備氧氣的實驗，這個實驗我們用到MnO2催化KClO3的分解，反應後MnO2由原來的顆粒狀變成粉末狀；還有工業上制備氨氣用鉑網進行催化氧化，使用一段時間後表面會變得粗糙。催化劑不但在化學中有着廣泛的應用，在生物學中也發揮着不可替代的作用。例如我們的生命無時無刻都離不開的生物催化劑——酶。因此，催化劑與我們的生活息息相關。

今天，我們介紹的尾氣淨化器可以利用廢氣中殘餘的氧氣和排氣溫度，在催化劑表面發生化學反應，使尾氣排放出來的有害物質氧化還原成零污染的氣體。

圖一：尾氣淨化器的實物圖

尾氣淨化器的核心部分是催化劑（圖一）。以目前主流的三元催化劑來說，它具有高活性、高選擇性、高熱穩定性、良好的物理性能，其主要成分是鉑、铑、钯等貴金屬，通過三元催化劑加上氧傳感器閉路循環反饋系統控制空燃比，能同時高效催化淨化尾氣中的一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物等有害物質，主要生成二氧化碳、水、氮氣等無害氣體。

圖二：尾氣淨化器原理示意圖

那麼，如何通過提高催化劑的活性來更加有效地處理汽車尾氣呢？

首先，催化劑活性組分是催化淨化技術的核心。為了讓它發揮出最大的效果，我們可以加入适量的助劑。助劑也稱助催化劑，不同的活性組分對應不同的助劑，好比不同兵種需要不同的武器。助劑的作用包括：提高催化劑的高溫穩定性、促進貴金屬的分散、增加催化劑的低溫催化活性、改善催化劑界面吸附特性及表面酸堿性、影響催化劑金屬載體強相互作用、增強催化劑抗中毒能力、産生新的活性中心或活化原有的活性位等。

其次，載體是負載型催化劑的重要組成之一。它可以提供有效比表面積及适宜的孔結構，從而幫助催化劑獲得好的熱穩定性及機械強度，起着提高活性中心利用率和節省活性組分用量的作用。早期的顆粒狀載體容易導緻氧化劑快速失活，而金屬載體又有制備工藝複雜、成本高的問題。因此，随着技術的發展，陶瓷成為現階段性價比最高的載體原材料。與其它載體相比，陶瓷具有優越的抗熱抗震性能和導熱導電性，是一種很有發展潛力的催化劑載體。

最後，催化劑的塗層對活性也産生重要影響。它是由一種或多種金屬氧化物組成的複合型粉體材料，其作用包括作為貴金屬等活性組分的載體、增大催化活性表面、通過與活性組分的協同作用機制提高催化劑的活性、穩定性和抗中毒性等。為了提高活性塗層的耐高溫性能，防止塗層發生結塊相變，在改進塗層組分的同時，我們把關注點集中在多層塗層技術上，因為兩種不同組分的塗層疊加，經常會出現“1 1>2”的效果。

以上是我們從本質上提高催化劑活性的方法，從而使尾氣淨化器達到事半功倍的效果。

在當今全民追求綠色化學的時代，汽車尾氣的有效處理成為能否達到綠色化學标準的關鍵。因此尾氣淨化器在保護大氣中扮演着越來越重要的角色，我們對催化劑活性的提高也越來越重視。随着時代的發展，科技的進步，希望尾氣淨化器能夠得到長足的發展，希望更多的人為提高催化劑的活性貢獻自己的智慧， 把汽車尾氣的問題徹底解決掉。

導師簡介

陶碩，博士，副教授，碩士生導師，山東省重點人才工程（二層次），光嶽青年創新團隊帶頭人。主要從事分子篩類固體催化劑的設計、合成、表征及其在能源化工中的應用工作。近年來，承擔國家自然科學基金、山東省自然科學基金、山東高校科技計劃、聊城大學光嶽青年創新團隊等多項。在國際知名學術期刊Angew.Chem.Int.Ed.,Nano Energy等期刊發表SCI論文20餘篇，相關成果獲聊城大學優秀科研成果一等獎。

招生專業：化學工程與技術

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!