Сравнительная активность платиновых и палладиевых катализаторов при окислении СО

Рис. 23. Сравнительная активность платиновых и палладиевых катализаторов при окислении СО (У^вбООО q-¹, состав газового потока: СО 2%, О₂ 2%, С₃Н₆ 0,05%, Н₂О 1О"/о, N₂— остальное):

/ -- 0.3% Pt на носителе А1₂О₃;

2 — 0,3 Pd на том же носителе при высоких (700—800° С) температурах. За рубежом обычно ис­пользуется смесь палладия и платины, взятых в соотношении 2 : 5. Такой состав не обладает заметными преимуществами по срав­нению с палладием или платиной; его широкое распространение объясняется природным соотношением этих элементов в месторож­дениях Южной Африки [37].

Другие благородные металлы применяются гораздо меньше. Однако в последние годы интерес к ним возрос в связи с обна­руженной способностью рутения, родия, осмия и иридия повы­шать селективность как окислительных, так и восстановительных катализаторов в основных процессах нейтрализации токсичных компонентов в достаточно широком диапазоне изменения пара­метров отработавших газов. При их использовании может быть существенно снижен удельный вес побочных и нежелательных ре­акций, в том числе реакций образования аммиака и серного ан­гидрида. В частности, введение в окислительный катализатор не­больших количеств родия приводит к подавлению реакции форми-

рования серного ангидрида. Перспективно использование родия и рутения в катализа­торах восстановления окислов азота. Катализаторы на осно­ве 'родия, и особенно рутения, имеют в 1,5—2 раза меньшую по сравнению с платиновыми температуру 90%'-ной степени превращения окиси азота (табл. 3); при этом содержа­ние аммиака в отработавших газах снижается в 2—3 раза (рис. 29) [36, 37, 41]. К со­жалению, применение наибо­лее селективного в реакции восстановления окислов азота элемента рутения осложняет? ся высокой летучестью его окислов    RuCb    и  RuO].  Для

уменьшения испарения окислов руте­ния разрабатывают методы их высо­котемпературной стабилизации. С этой целью могут быть использованы окислы бария, кальция или лантана. Образующиеся при этом структуры типа перовскита термостабильны в окислительных средах при температу­рах   до   800° С.

Рутений, родий и иридий широко используются в качестве добавок к платиновым и палладиевым трехком-понантным катализаторам, способным работать в широком диапазоне изме­нения состава рабочей смеси двига­теля. В частности, родиевые катали­заторы обеспечивают 90%-ную сте­пень превращения трех основных ток­сичных компонентов СО, NO_X и С_тН„ при изменении коэффициента избытка воздуха в пределах ±0,03 от опти­мального значения. Диапазон допу­стимых изменений а может быть еще более широким, если использовать в качестве активного элемента иридий   [38].

За рубежом основными поставщиками платино-палладиевых катализаторов для обезвреживания отработавших газов являются американские фирмы Универсал Ойл Продактс (Universal Oi! Products, Америкэн Цианамид (American Cyanamide), Энгель-гард, японские компании Марикава (Morikawa), Токио Роки, французская фирма Окси Франс (Oxi France), западногерманская Херапур (Herapur) и др.

Близкими к зарубежным платино-палладиевым катализаторам по эффективности очистки отработавших газов от токсичных ком­понентов являются отечественные платиновые и палладиевые ка­тализаторы ШПК-2, ШПАК-0,5, ШПК-0,5, разработанные Научно-исследовательским физико-химическим институтом им. Л. Я. Кар­пова и Институтом органического катализа и электрохимии АН Казахской ССР.

В качестве катализаторов для систем нейтрализации отрабо­тавших газов ДВС может быть использовано, кроме того, доста­точно большое число переходных металлов и сплавов на их ос­нове, а также окисных соединений.

Обычно в реакциях окисления продуктов неполного сгорания ДВС используют окисные соединения, поскольку жаростойкость переходных металлов и их сплавов при избыточном содержании кислорода в отработавших газах невелика.

Исследования окисных катализаторов в отношении реакций окисления   водорода,   окиси  углерода,   ряда  углеводородов   и  не-