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

С. О. Соловйов, С. М. Орлик
Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України, Київ

 

Каталітичні нейтралізатори відпрацьованих газів ДВЗ

Розділ: Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Мова статті: українська
Анотація: Розвинуто наукові і технологічні засади синтезу блокових каталізаторів стільникової структури для очистки відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згоряння. Створено і опрацьовано технологію керамічних блокових матриць із синтетичного кордієриту з температурним коефіцієнтом лінійного розширення не вище 1,2⋅10-6 град-1. Розроблено методи синтезу дрібнодисперсного Al2O3 з переважаючим розміром часток 2–4 нм і нанесення на керамічні блокові матриці, що забезпечує підвищення питомої поверхні вихідних блокових структур до 18–20 м2/г. Стабілізація вторинного носія шляхом модифікування CeO2 і La2O3 підвищує термостабільність поруватої структури до 900°С. Опрацьовано методи нанесення активних компонентів (Pt, Pd, Rh) на блокові матриці шляхом їх послідовного імпрегнування з водних розчинів солей. Оптимізація режиму термообробки каталітичного покриття забезпечує стабілізацію активних компонентів на поверхні каталізаторів та підвищення їх активності і термічної стабільності. В умовах ДП "Каталіз і екологія" Інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України опрацьовано технологію і налагоджено виробництво каталізаторів очистки відпрацьованих газів ДВЗ. Випробування на моторних стендах показали, що за ефективністю очистки відпрацьованих газів розроблені каталізатори переважають зарубіжні аналоги фірм Walker (Німеччина) і Linda Gobex (Польща). Спільно с ЗАТ "Запорізький автомобілебудівний завод" і ЗАТ "Новокраматорський машинобудівний завод" розроблено конструкцію і виготовлено дослідні партії каталітичних нейтралізаторів для автомобілів "ЗАЗ" та "ВАЗ".
Ключові слова: каталітичні нейтралізатори, кордієрит, вторинний носій, платинові метали, технологія.

Повний текст (PDF)

Література:
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.