柴油机的
过量空气系数大于1,尾气中氧气含量高,柴油车的尾气动态监测表明,排放的
HC和
NOx的比例不利于二者之间的反应。因为大部分NO是在高负荷的高温状况下产生的,此时HC氧化进行得较为完全,没有足够的HC还原NO。但是柴油车尾气中的PM也属于还原性物质,因而,利用HC、CO和PM在富氧条件下还原NOx,以达到同时去除污染物的目的,在理论上是可行的。这种四效催化剂是最理想的柴油机排气净化方法。
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铂催化剂在180~210℃具有最高的还原NO的效率,经过老化实验后活性一般降低,且在260~280℃的高温区显示出高活性,但是排放NOx最多时的尾气进入
催化转化器的入口温度并不在这个温度范围内,为四效催化剂的设计带来了困难。
近年来,人们发现稀土钙钛型
复合氧化物催化剂对于PM和NOx的同时消除有很好的活性,于是研究者把研究重点放到稀土钙钛矿氧化物催化剂上。通过研究发现,Mn基,Co基、Fe基和Cu基钙钛矿型
复合氧化物对于柴油机尾气催化处理的活性最高,并且以碳颗粒的起燃温度进行活性评价,发现活性顺序为:Co>Mn>Fe。
四校催化剂的开发是一项系统工程,影响催化剂性能的因素很多,主要有发动机尾气的排放状态,催化剂载体、涂层材料、活性组分的选择等因素。这就要求研究者综合考虑各因素,根据柴油机尾气排放特点和对催化性能的要求去设计催化剂。
丰田公司的柴油机微粒-NOx净化系统(DPNR)是目前唯一商品化的四效催化器。DPNR系统将NOx吸附还原技术与DPF技术组合在一起,采用壁流式
陶瓷滤芯,NOx吸附还原催化剂涂抹在滤芯上。丰田公司对DPNR系统的研究和改进还在进行中,一些详细反映机理并未完全高清,尚需进一步研究。
1、柴油机较汽油机的含硫量高,容易使
催化剂中毒,因此开发柴油机四效催化剂时还要注重催化剂对抗硫性能的提高。