7月1日起，我國重型柴油車《國家第六階段機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》已在全國范圍內(nèi)正式實(shí)施，禁止生產(chǎn)、銷售不符合國六排放標(biāo)準(zhǔn)的重型柴油車，進(jìn)口重型柴油車應(yīng)符合國六排放標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)悉，國六排放標(biāo)準(zhǔn)相對國五而言對汽車尾氣測試程序進(jìn)行了升級(jí)改進(jìn)，汽車尾氣污染物排放限值更是做出了規(guī)定，嚴(yán)苛程度提升了40%~50%，主要污染物排放放低了將近一倍。由此來看，汽車尾氣排放產(chǎn)品升級(jí)對各大車企而言是一項(xiàng)必不可少的工作。

1.汽車尾氣處理系統(tǒng)的組成

汽車尾氣排氣系統(tǒng)主要包括排氣支管、排氣管、消聲器和排氣凈化裝置（三元催化）四大組成部分。汽車尾氣催化凈化器是一種機(jī)外凈化裝置，主要應(yīng)用于汽油機(jī)，由殼體、載體和催化劑三部分組成。其中載體的性能對催化劑活性和使用壽命有極大的影響，因此對整個(gè)催化凈化器的凈化效率起著重要作用。因載體表面的催化劑對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中的污染物NOx、HC、CO等有害物質(zhì)和有害氣體進(jìn)行氧化和還原，將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的CO2、H2O和N2，從而達(dá)到尾氣凈化的作用。

圖1.三元催化器工作原理via網(wǎng)絡(luò)

載體應(yīng)當(dāng)具備的性能要求有：

1）具有很高的耐熱性，以適應(yīng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)較寬的排氣溫度范圍；

2）具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，能承受高溫氣流的熱沖擊，以及路面不平整和氣缸振動(dòng)引起的劇烈沖擊；

3）具有較大的比表面積，載體比表面積大，活性成分分布均勻，有利于提高活性成分的利用率，降低成本；

4）具有較低的熱容量和高的熱導(dǎo)率，有利于縮短催化劑的反應(yīng)時(shí)間，以減少汽車?yán)鋯?dòng)時(shí)尾氣排放；

5）具有合適的孔隙結(jié)構(gòu)或開孔率；

6）具有一定的吸水率，價(jià)格低廉。

2.催化劑載體材質(zhì)類型

目前國內(nèi)外研究用于汽車尾氣凈化催化劑載體的主要有金屬、多孔陶瓷兩大類，其中以多孔陶瓷載體中的堇青石蜂窩陶瓷應(yīng)用最為廣泛。

2.1金屬載體：

優(yōu)勢：壁薄，比表面積大，具有具有機(jī)械強(qiáng)度高、對汽車排氣阻力小、載體與金屬外殼之間的匹配性能好等優(yōu)點(diǎn)。其熱容小、熱導(dǎo)率高，具有較快的相應(yīng)特性，可以提高冷啟動(dòng)時(shí)催化劑的加熱速率，因此對冷啟動(dòng)時(shí)汽車尾氣的凈化達(dá)到很好的效果。

劣勢：成型工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高（約為陶瓷載體的兩倍），并且抗熱沖擊性不如堇青石蜂窩陶瓷，加之表面涂敷工藝還不完善，因此限制了其發(fā)展。

2.2堇青石蜂窩陶瓷載體：

優(yōu)勢：蜂窩陶瓷制品由于具有很多平行流通孔道，因此氣體流通的壓力損失小，在整個(gè)構(gòu)件內(nèi)流量分布良好，再加上蜂窩陶瓷可由多種材質(zhì)制成，主要材質(zhì)有堇青石、鈦酸鋁、碳化硅、氧化鋯、氮化硅等。其中堇青石（2MgO·2Al2O3·5SiO2）蜂窩陶瓷以其優(yōu)良的抗熱震性能、良好的吸附性能、較高的耐火度和適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度而得到廣泛應(yīng)用。

自1973年美國Corning公司開展蜂窩陶瓷載體的擠出法生產(chǎn)以來，堇青石蜂窩陶瓷已成為汽車尾氣催化凈化器、柴油車尾氣顆粒物捕集器等尾氣凈化部件的重要組成部分。工業(yè)上一般選擇品質(zhì)的高嶺土、滑石、氧化鋁等合成堇青石蜂窩陶瓷。

劣勢：通常為增大蜂窩陶瓷載體的表面積，其表面會(huì)涂覆一層均勻的高比表面積氧化鋁涂層，再把貴金屬活性組分負(fù)載于表面。但堇青石基體與氧化鋁涂層的熱膨脹系數(shù)差異較大，使得催化劑和涂層易從載體上剝離，堵塞孔道使得催化器失效。熱導(dǎo)率低也使得催化劑起燃慢，冷啟動(dòng)時(shí)的汽車尾氣排放凈化效率較差。

2.3新型多孔陶瓷催化劑載體：

①纖維多孔陶瓷：指采用陶瓷纖維作為主要原料制備的一種高孔隙陶瓷材料。

優(yōu)勢：該種材料絕大多數(shù)為開口氣孔結(jié)構(gòu)，孔隙率可達(dá)90%以上，而一般的多孔陶瓷材料孔隙率最高也僅有50%左右。其主要是利用纖維的紡織特征進(jìn)行三維編織，氣孔率、孔徑等可控。

劣勢：受到陶瓷纖維的長度和編織性能的限制，且三維編織技術(shù)要求高，昂貴的產(chǎn)品成本限制了其發(fā)展。

②導(dǎo)電型SiC多孔陶瓷材料：其孔道呈三維連通網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的耐熱和耐腐蝕性能、高的熱導(dǎo)率和使用溫度、良好的再生性能。熱抗震性能強(qiáng)于堇青石蜂窩陶瓷，適用于溫度經(jīng)常急劇變化的使用場合。

該種產(chǎn)品采用導(dǎo)電型載體利用電預(yù)熱的方法來讓凈化器的溫度升高，催化劑能夠在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到催化劑的起燃溫度，有效減少汽車?yán)鋯?dòng)開始幾分鐘內(nèi)的有害物質(zhì)排放量。