Nauka innov. 2005, 1(2):58-72
https://doi.org/10.15407/scin1.02.058

С.А. Соловьев, С.Н. Орлик
Институт физической химии им. Л.В. Писаржевского НАН Украины, Киев

 

Каталитические нейтрализаторы отработанных газов ДВС

Раздел: Научно-технические инновационные проекты Национальной академии наук Украины
Язык статьи: Украинский
Аннотация: Развиты научные и технологические основы синтеза блочных катализаторов сотовой структуры для очистки отработанных газов двигателей внутреннего сгорания. Создана и освоена технология керамических блочных матриц из синтетического кордиерита с температурным коэффициентом линейного расширения не более 1,2⋅10-6 град-1. Разработаны методы синтеза мелкодисперсного Al2O3 с преобладающим размером частиц 2–4 нм и нанесения на керамические блочные матрицы, что обеспечивает увеличение удельной поверхности исходных блочных структур до 18–20 м2/г. Стабилизация вторичного носителя путем модифицирования CeO2 и La2O3 повышает термостабильность пористой структуры до 900°С. Отработаны методы нанесения активных компонентов (Pt, Pd, Rh) на блочные матрицы путем их последовательного импрегнирования из водных растворов солей. Оптимизация режима термообработки каталитического покрытия обеспечивает стабилизацию активных компонентов на поверхности катализаторов и увеличение их активности и термической стабильности. На ГП "Катализ и экология" Института физической химии им. Л.В. Писаржевского НАН Украины освоена технология и организовано производство катализаторов очистки отработанных газов ДВС. Испытания на моторных стендах показали, что эффективность в процессе очистки отработанных газов у разработанных катализаторов выше по сравнению с зарубежными аналогами фирм Walker (Германия) і Linda Gobex (Польша). Совместно с ЗАО "Запорожский автомобилестроительный завод" и ЗАО "Новокраматорский машиностроительный завод" разработана конструкция и выпущены опытные партии каталитических нейтрализаторов для автомобилей "ЗАЗ" и "ВАЗ".
Ключевые слова: каталитические нейтрализаторы, кордиерит, вторичный носитель, платиновые металлы, технология.

Полный текст (PDF)

Литература:
1. Kaspar J., Fornasiero P., Hickey N. Automotive catalytic converters: current status and some perspectives // Catalysis Today.–2003.–77.–№ 4.–P. 419–449.
2. Guibet J.C., Faure-Birchem E. Fuels and Engines: Tecnilogy, Energe, Environment, vol.1. Editions Technip, Paris. 1999, 385 pр.
3. Degobert P. Automobiles and Pollution, Society of Automotive Engineers, Inc., Warrendale, PA, 1995, 146 рр.
4. Корябкина Н.А. Скрябина Р.А., Ушаков В.А. и др. Исследование катализаторов горения топлива. ХVІІ. Влияние церия и лантана на структурные и механические свойства оксида алюминия // Кинетика и катализ.–1997.–38.–№ 1.–С. 112–116.
5. Фаррауто Р.Дж., Хек Р.М. Блочные катализаторы: настоящее и будущее поколения // Кинетика и катализ.–1998.–39.–№5.–С. 646–652.
6. Matthey J. Autocatalyst Systems: Past, Present and Future // EuropaCat.–V.–2001, Limerick, Ireland. –Abstracts Book 3.–P. 7–01.
7. Heck R., Farrauto R. Catalytic Air Pollution Control: Commercial Technology.–N.Y.: Van Nostrand Reinhold, 1995.–122 р.
8. Rashidzadeh M., Peyrovi M.H., Mondegarian R. Alumina-based supports for automotive Palladium Catalysts // React. Kinet. Catal. Lett.–2000.–69.–№ 1.–P. 115–122.
9. Попова Н.М. Катализаторы очистки выхлопных газов автотранспорта.–Алма-Ата: Наука, 1987, 223 с.
10. Fornasiero P., Di Monte R., Ranga Rao G., Kaspar J. Rh-Loaded CeO2–ZrO2 Solid-Solutions as Highly Efficient Oxygen Exchangers: Dependence of the Reduction Behavior and the Oxygen Storage Capacity on the Structural-Properties // J. Catal.–1995.–151.–№ 1.–P. 168–177.
11. Vlaic G., Fornasiero P., Geremia S., Kaspar J. Relationship between the Zirconia Promoted Reduction in the Rh Loaded Ce0.5Zr0.5O2 Mixed Oxide and the Zr–O Local Structure // J. Catal.–1997.–168.–№2.–P. 386–392.
12. Иванова А.С., Мороз Э.М., Полякова Г.А. Влияние способа получения, природы и содержания R2O3 (R= Y, La, Ce) на физико-химические свойства композиции R2O3–Al2O3 // Кинетика и катализ.– 1994.–35.–№ 5.–С. 786–790.
13. Piras A., Trovarelli A., Dolcetti G. Remarkable stabilization of transition alumina operated by ceria under reducing and redox conditions // Appl. Catal. B.–2000.–28.–№ 2.–L77–L81.
14. Корябкина Н.А., Шкрябина Р.А., Ушаков В.А. и др. Исследование катализаторов горения топлива. ХV. Термическая стабильность системы СeO2–Al2O3 // Кинетика и катализ.–1996.–37.–№ 1.–С. 117–122.
15. Morterra C., Magnacca G., Bolis V., Cerrato G. et. al. Structural, morphological and surface chemical features of Al2O3 catalyst supports stabilized with CeO2 // in: A. Frennet, J. M. Bastin (Eds.), Catalysis and Automotive Pollution Control, vol.III, Elsevier, Amsterdam, 1995, pp. 361–373.
16. Heck R. M., Farrauto R. J. Catalytic Air Pollution Control: Commercial Technology // Van Nostrand Reinhold, New York.–1995.–1 pp.
17. Matsumoto S. Recent advances in automobile exhaust catalysts // Catalysis Today.–2004.–90.–№3–4.–P. 183–190.
18. Haruta M., Date M. Advances in the catalysis of Au nanoparticles // Appl. Catal. A.–2001.–222.–№ 1–2. –Р. 427–437.
19. Matthey J. Autocatalyst Systems: Past, Present and Future// EuropaCat V, 2001, Limerick, Ireland, Р 1.001.
20. Berndt M., Pietro Landri P. An overview about Engelhard approach to non-standard environmental catalysis // Catalysis Today.–2002.–75.–P. 17–22.
21. Rashidzadeh M., Peyrovi M.H., Mondegarian R. Alumina-based supports for automotive palladium catalysts // React. Kinet. Catal. Lett.–2000.–69.–№1.–P. 115–122.
22. Исматов Х.Р., Абдуллаев А.Б. К вопросу термического разложения девятиводного нитрата алюминия в присутствии паров воды // Журн. прикл. химии.–1970.–43.–№ 3.–С. 668–670.
23. Соловьев С.А., Курилец Я.П., Орлик С.Н. Влияние вторичного носителя Al2O3 на физико-химические характеристики катализаторов трехмаршрутных превращений CO/NOx/CnHm // Теоретическая и экспериментальная химия.–2003.–39.–№1.–С. 50–54.
24. Иванова А.С., Литвак Г.С., Крюкова Г.Н. и др. Реальная структура метастабильных форм оксида алюминия // Кинетика и катализ.–2000.–41.–№1.–С. 122–126.
25. Соловьев С.А., Бейман А., Павликов В.Н. и др. Катализаторы очистки газовых выбросов дизельных двигателей // Катализ и нефтехимия.–2003.–№ 11.–С. 63–67.
26. Орлик С.Н., Стружко В.Л., Миронюк Т.В. и др. Влияние родия на бифункциональные оксидные катализаторы MexOy/ZrO2 в реакциях восстановления оксидов азота углеводородами // Теоретическая и экспериментальная химия.–2003.–39.–№ 3.–С. 179–184.
27. Matsumoto S. Catalytic Reduction of Nitrogen Oxides in Automotive Exhaust Containing Excess Oxygen by NOx Storage-Reduction Catalyst // CATTECH.–2000.–4.–№ 2.–Р. 102–109.
28. Исмагилов З.Р., Шкрабина Р.А., Арендарский Д.А., Шикина Н.В. Приготовление и исследование блочных катализаторов со вторичным термостабильным покрытием для очистки отходящих газов от органических соединений // Кинетика и катализ.–1998.–39.–№ 5.–С. 653–656.
29. Soloviev S.A., Kapran A.Yu., Mokhnachuk O.V. Effect of Rare Earth Elements' Oxides upon Catalytic Properties of Palladium-Based Catalysts // Europacat VI, 31 August – 4 September 2003, Innsbruck, Austria, B 1.034.
30. Дроздов В.А., Цирульников П.Г., Пестряков А.Н. и др. Исследование каталитической активности в реакциях глубокого окисления бутана и состояния платины в алюмоплатиновых катализаторах модифицированных лантаном и церием // Кинетика и катализ.–1988.–29.–№ 2.–С. 484–488.
31. Akama H., Matsushita K. Recent lean NOx catalyst technologies for automobileexhaust control // Catalysis Surveys from Japan.–1999.–3.–Р. 139–146.
32. Soloviev S., Boehman A., Pavlirov V. Development of porous ceramic filters with catalytic coat diesel particulate removal // United Engineering Foundation Conferences: Integrating Materials Science into Engineering structures and Devices.–Lake Arrowhead, California, USA, November 11–16, 2001.
33. Соловьев С.А., Курилец Я.П., Орлик С.Н. и др. Окисление мелкодисперсного углерода на нанесенных оксидных катализаторах // Теоретическая и экспериментальная химия.–2003.–39.–№ 5.–С.317–321.