当前我国空气污染问题日益严峻,汽车排放有害污染物是污染的重要来源。为了控制有害物排放,各种先进的汽车尾气排放控制技术得到了广泛的应用。催化转化器作为重要的汽车尾气后处理技术,在汽车尾气排放控制方面起着关键性作用,其对三种有害气体HC、NOx和CO的转化效率可达到90%以上。但在长期使用过程中,由于工作环境的恶劣,常常导致催化器的失效,研究催化器的失效状况,对于控制在用车排放有着重要意义。本文采用理化分析的技术对催化器的失效进行了详尽的研究。 文章首先研究了我国催化转化器的构成以及作用机理,分析了催化器比表面积对催化性能的影响。然后对催化器的失效机理进行了分析,重点研究了催化器的热失效和化学中毒失效。高温导致了催化器载体中氧化铝的相变,比表面积降低,催化性能下降。燃油、润滑油中含有大量的P、Zn、S等杂质,在高温环境中可生成致密的氧化物保护模,附着在载体表面,阻碍气体进入微孔内部,使催化性能降低。 随后文章对理化分析技术进行了系统的介绍,并在现有排放测试体系基础上,运用理化分析技术对催化转化器的失效进行了多方位的分析。基于大量的车辆测试结果分析了尾气主要污染物排放值、比表面积、微量金属元素,并阐述它们之间的关系。 文章的重点是催化器的失效分析,选取了一个严重失效的催化器,采用BET比表面积分析、X射线衍射分析、X射线荧光分析技术研究了其表面特征,分析了污染元素含量、BET比表面积等对催化转化器性能的影响,同时对催化转化器的失效进行了度量。研究发现,失效催化器与新鲜催化器相比,贵金属颗粒增大,BET比表面积有了很大程度的降低,中毒元素P、S、Zn等含量增加,活性组分贵金属的相对含量降低,催化性能显著降低。同时,也发现由于国内在用车使用状况较差,催化器主要表现为化学中毒失效,最主要是硫、磷、锌中毒。失效催化器同新鲜催化器相比,各方面性能都有所下降,同时失效催化器中毒状况呈明显的规律性分布,化学中毒呈现轴向分布,热失效呈现径向分布。文章的最后建立了一套适合催化器失效分析的理化分析体系。