前言：

汽車尾氣中所含的一氧化碳 ： (CO)、二氧化碳(CO2)、碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化合物(Nox)和顆 粒物質(zhì)等，都對環(huán)境污染和人類健康造成很大的威脅。除了通過改進(jìn)汽車內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)和燃料狀況來 實(shí)現(xiàn)機(jī)內(nèi)凈化外，通常采取的措施是在排放物進(jìn)入大氣之前進(jìn)行機(jī)外凈化。機(jī)外凈化的研究主要集 中在催化凈化上，而催化劑又是凈化效果的關(guān)鍵。

 隨著尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的日漸提高，催化劑也經(jīng)歷了從單一氧化型到現(xiàn)在廣泛使用的“三效”催化 劑的研究開發(fā)過程。

對于三效催化劑，其結(jié)構(gòu)、各層元素分布情況直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的催化效能，無論是在研究 開發(fā)階段、成品的常規(guī)檢驗(yàn)和質(zhì)量控制還是殘次品的失效分析，電子探針憑借其在微區(qū)分析的強(qiáng)大 能力，都能夠發(fā)揮重要的作用。

1，催化劑的結(jié)構(gòu)

汽車尾氣催化劑凈化的目的主要是將有害的 CO 和 HC 氧化成 CO2 和 H2O，將 NOx 還原成 N2。因 此催化劑需具備氧化與還原兩種能力才能夠凈化這三種氣體，即現(xiàn)在廣泛使用的三效催化劑。目前 最常用的是蜂窩型催化器，載體是陶瓷蜂窩體（也有 使用金屬載體的），其外附載有高比表面積的氧化鋁 涂層，其上再浸附催化活性成分，以及在各層中添加 穩(wěn)定助劑。 這些結(jié)構(gòu)成分的作用并不是孤立的，而是一個相 互影響協(xié)同作用的關(guān)系?？刂坪酶鞣N組分的含量及分 布，在降低成本的情況下，最有效的發(fā)揮催化劑的凈 化能力，是為各科研單位和生產(chǎn)企業(yè)的共同課題。

2，電子探針在汽車催化劑測試中的使用

微區(qū)分析儀器中，電子探針憑借較高的能量分辨率和較低含量的檢出限，使其在汽車尾氣催化 劑的科研、失效解析及常規(guī)檢測中能夠發(fā)揮重要的效用。 使用島津 EPMA-1720 電子探針對某企業(yè)生產(chǎn)的汽車尾氣催化劑中所含有的元素（首先使用定性 分析確認(rèn)）進(jìn)行面掃描分析，以解析各元素在催化劑的各結(jié)構(gòu)層中的分布情況，結(jié)果如下圖：

從測試結(jié)果可以看出：此汽車尾氣催化劑為 Rh/Pd 貴金屬催化劑，使用較為廉價的 Pd 代替 Pt， 并保持低含量的 Rh。由于 Rh 和 Pd 在高溫下會生成合金，會降低催化劑活性，所以采用雙層涂層結(jié) 構(gòu)：外層含 Rh、廉價金屬熱穩(wěn)定劑、CeO2 儲氧劑和對氣體吸附性較高的 ZrO2；內(nèi)層貴金屬成分為 Pd、熱穩(wěn)定助劑以及增強(qiáng)儲氧能力的 La2O3-CeO2；蜂窩型堇青石陶瓷為載體，Al2O3 為涂層以提供 大的比表面積供貴金屬及有效活性催化成分附著和提供化學(xué)反應(yīng)場所，添加 Zr、Ba、La、Sr 等以提 高顆粒分散性及作為有效活性成分和涂層 Al2O3 的熱穩(wěn)定助劑。

從測試出的兩層結(jié)構(gòu)分布可以看出，此尾氣凈化為先還原后氧化型催化原理，即當(dāng)汽車尾氣流 經(jīng)蜂窩型平行小通道時，首先在催化劑外層表面吸附并擴(kuò)散，參與 Rh 催化的化學(xué)反應(yīng)，主要是 Nox 的還原反應(yīng)，氣體中的 HC 和 CO 向內(nèi)層進(jìn)一步擴(kuò)散，在內(nèi)層 Pd 作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物再由 內(nèi)層到外層脫附排出。

3，小結(jié)

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和更嚴(yán)厲的排放標(biāo)準(zhǔn)出臺，汽車尾氣凈化催化劑的發(fā)展前景十分廣闊。 如何在控制成本的條件下，更合理的調(diào)整催化劑活性的結(jié)構(gòu)，添加可替代的廉價金屬，開發(fā)出更高 效凈化能力的產(chǎn)品，是目前研究的熱點(diǎn)。