孟玲

（矿冶科技集团有限公司，北京 100160）

0 引言

汽车尾气主要包括未完全燃烧的碳氢化合物(HC)、不完全燃烧生成的CO、反应生成的NOx以及烟尘颗粒、硫化物和甲醛等，汽车尾气控制和治理长期以来都是社会关注的热点和难点问题，不断严格的排放标准对汽车尾气催化器提出了更高的要求。三效催化剂(Three Way Catalysts,TWCs)是尾气催化器的核心部件，能使尾气中的CO、HC和NOx转化为N2、CO2和H2O等无害物质，转化率达到90%以上，是目前最有效的尾气治理措施。汽车尾气催化剂既要实现NOx的还原反应，同时也要实现CO 和HC 的氧化反应，要使这三种污染物的转化率达到最佳，则要求反应体系中的氧含量处于化学反应计量系数。典型三效催化转化效率（HC、CO 和NOx）随空燃比（空燃比：A/F=发动机消耗的空气质量/发动机消耗的燃油质量）变化如图1 所示，当空燃比为14.63 时，恰好能完全燃烧；如果A/F<14.63，燃油发生不完全燃烧，为富燃状况；如果A/F>14.63，空气过量，为贫燃状况[1]。

图1 典型三效催化转化效率（HC、CO 和NOx）随空燃比变化曲线[1]Fig.1 The curve of TWCs conversion efficiency(HC, CO and NOx) with air-fuel ratio

三效催化剂的转化效率受空燃比影响较大，控制反应体系空燃比一般有以下两种方法：(1)“工程控制”，即使用氧传感器提供空燃比反馈信号的闭环控制系统，提高空燃比的控制精度；(2)“化学控制”，即通过在催化剂中加入储氧材料来控制空燃比的波动。尽管采用“工程控制”的方法可以将发动机空燃比的变化控制在非常狭窄的范围，但是由于汽车的加、减速以及路况的复杂多变，仍然使得发动机的空燃比在14.63 左右以一定的频率和幅度振荡，从而使实际的尾气组成往往超出催化剂窗口的浓度范围，因此，寻找满足要求的储氧材料一直是三效催化剂的研究重点。……