三元催化，是指將汽車尾氣排出的CO、HC和NOx等有害氣體通過(guò)氧化和還原作用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害的二氧化碳、水和氮?dú)獾拇呋Ｖ饕怯萌呋鳎?三元催化器的載體部件是一塊多孔陶瓷材料，安裝在特制的排氣管當(dāng)中。

廢氣中的主要成份為NOx、CO、HC。三元催化劑是極具有氧化CO和HC的能力，同時(shí)具有還原NOx的能力的催化劑，稱之為三元催化劑，目前我們常用的有鉑、鈀等少數(shù)貴金屬和其氧化物。

在CO、HC的氧化燃燒過(guò)程中，在氧化物與催化劑交換有兩種氧化機(jī)理:一類是利用催化劑表面的吸附態(tài)氧來(lái)進(jìn)行氧化;另一類是利用催化劑的晶格氧來(lái)進(jìn)行氧化。后者是利用催化劑本身在兩種不明顯的價(jià)態(tài)之間循環(huán)，使電子反應(yīng)物向氧轉(zhuǎn)移，造成氧化反應(yīng)。一般某些還原性元素或其氧化物、共價(jià)態(tài)容易變化，可用傳遞氧，使其對(duì)反應(yīng)物起到催化的作用。

V2O4+1/2O2→V2O5 (1)

V2O5+被氧化物→V2O4+氧化物 (2)

Pt+O2→PtO2 (3)

PtO2+被氧化物→Pt+氧化物 (4)

如V2O5+CO→V2O4+CO2

PtO2+CO→Pt+CO2

上述反應(yīng)方程式(1)、(3)為富氧反應(yīng)，(2)、(4)為缺氧反應(yīng)，催化燃燒反應(yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比有很大的關(guān)系，燃燒反應(yīng)只能在有氧的條件下進(jìn)行，即一定濃度條件下發(fā)生氧化反應(yīng)，這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)工況處于最佳空燃比情況下工作，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)很困難。因此，稀有金屬的儲(chǔ)氧與釋放氧的能力兼催化劑的能力能滿足這一條件。

過(guò)度性金屬氧化物利用其價(jià)態(tài)的變化交替進(jìn)行儲(chǔ)氧或釋放氧，在尾氣交替由富氧變?yōu)樨氀醯霓D(zhuǎn)化過(guò)程中，催化劑如Pt和Pt+2、V+4和V+5交替產(chǎn)生，即在稀薄(空燃比大)條件下，Pt、V從尾氣中吸附更多的氧變?yōu)楦邇r(jià)的Pt和V氧化物，將氧儲(chǔ)存起來(lái)。

在從稀薄至貧氧的過(guò)程中高價(jià)的Pt+2、V+5被還原成Pt、V而釋放出氧(如反應(yīng)方程式(2)、(4))，當(dāng)尾氣中沒(méi)有足夠的氧時(shí)，它又可釋放所有的氧，使得二氧化碳和碳?xì)浠衔锏难趸磻?yīng)順利進(jìn)行。

當(dāng)空燃比大時(shí)(即回到稀薄狀態(tài))，尾氣處在富氧狀態(tài)下時(shí)，催化劑的金屬或其氧化物又通過(guò)吸附或與尾氣中的過(guò)剩氧發(fā)生氧化反應(yīng)(如反應(yīng)方程式(1)、(3))，再次開(kāi)始儲(chǔ)存氧，這種儲(chǔ)存、釋放氧的過(guò)程隨著尾氣中空燃比的變化而周而復(fù)始地不斷循環(huán)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣CO、HC被氧化成穩(wěn)定的無(wú)害的CO2和H2O。

尾氣中的NOx在還原劑和催化劑的作用下，還原生成穩(wěn)定的N2，達(dá)到降低NOx的目的。在尾氣中、CO既是被處理的對(duì)象，也是NOx的還原劑。若HC在催化劑鉑、鈀存在的條件下，發(fā)生如下反應(yīng):

HC+NO→CO2+N2+H2O

CO+NO→CO2+N2

NO2+CO→CO2+NO+CO→CO2+N2

由反應(yīng)看出NOx的還原是以HC、CO為還原劑，其還原反應(yīng)速度為g=k1[HC]·[NO]或g=k2[CO]·[NO]，看出反應(yīng)中速度受碳?xì)浠衔锖鸵谎趸紳舛鹊挠绊懞艽螅谎趸己吞細(xì)浠衔餄舛仍礁?，其反?yīng)進(jìn)行的越快，則NOx的還原率(處理效率)就越高，所以在三元催化反應(yīng)中，要根據(jù)其反應(yīng)特點(diǎn)引導(dǎo)反應(yīng)次序，合理利用廢氣中的內(nèi)在資源，達(dá)到最優(yōu)化的處理結(jié)果。

空燃比的變化對(duì)NOx的還原有很大影響，高燃比(富氧)條件下，NOx有可能進(jìn)一步被氧化，這就要求催化劑對(duì)尾氣中的NOx廢氣有一定的調(diào)節(jié)作用，在高氧的條件下即CO、HC濃度相對(duì)低的條件下，用催化劑的吸附還原特性，先將氫氧化物用吸附劑儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)尾氣處在低空燃比(缺氧)條件下，又釋放出NOx，NOx再被CO、HC還原成N2。

當(dāng)然，這種反應(yīng)需要較高的反應(yīng)活化能和反應(yīng)溫度，但若有鉑、鈀等催化劑存在的條件下，可降低反應(yīng)能和反應(yīng)溫度，使最反應(yīng)在較低條件下進(jìn)行。

1、什么是三元催化器

三元催化器，是安裝在汽車排氣系統(tǒng)中最重要的機(jī)外凈化裝置，它可將汽車尾氣排出的CO、HC和NOx等有害氣體，通過(guò)氧化和還原等化學(xué)作用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害的二氧化碳、水和氮?dú)狻?/p>

當(dāng)高溫的汽車尾氣通過(guò)凈化裝置時(shí)，三元催化器中的凈化劑將增強(qiáng)CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進(jìn)行一定的氧化一還原化學(xué)反應(yīng)，其中CO在高溫下氧化成為無(wú)色、無(wú)毒的二氧化碳?xì)怏w;HC化合物在高溫下氧化成水(H2O)和二氧化碳;NOx還原成氮?dú)夂脱鯕?。令三種有害氣體變成無(wú)害氣體，使汽車尾氣得以凈化。因此得名三元催化器。

2、三元催化器失效原因

因我國(guó)汽油中的含硫量標(biāo)準(zhǔn)值較高，而硫有一個(gè)特別的特性，燃燒后會(huì)變成單質(zhì)硫，其會(huì)浮在催化劑的表面，讓催化劑起不了作用。此外汽油中的烯烴也相類似，受熱后不易燃燒，易變成球狀物。更重要的是，在堵車嚴(yán)重的環(huán)境中。車速過(guò)慢導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度低，會(huì)使三元催化器中的催化劑起不了作用，直排出未經(jīng)凈化的尾氣。

長(zhǎng)期如此，三元催化器會(huì)附著大量化學(xué)絡(luò)合物，造成堵塞。其堵塞物包括：硫、鉛、磷、鋅等元素，硫和鉛來(lái)自于汽油，磷和鋅來(lái)自于潤(rùn)滑油，這四種物質(zhì)及它們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒后形成氧化物顆粒，易被吸附在催化劑的表面(還包括發(fā)動(dòng)機(jī)積碳排出的炭煙)，使催化劑無(wú)法與廢氣接觸，從而失去催化作用。

3、三元催化器的保養(yǎng)

在發(fā)達(dá)國(guó)家，三元催化器壽命能達(dá)10～20萬(wàn)公里，而國(guó)內(nèi)因油品及用車環(huán)境等原因，其壽命僅為3～8萬(wàn)公里。如能定期對(duì)三元催化器檢查和保養(yǎng)，延長(zhǎng)其壽命也是可行的。車輛每行駛1～2萬(wàn)公里，感覺(jué)到動(dòng)力下降及油耗增加時(shí)，均需用專用清洗劑清洗三元催化器。

此外，在清洗噴油嘴、節(jié)氣門和進(jìn)氣道積碳時(shí)也需清洗三元催化器。如三元催化器存在機(jī)械損傷，如熱燒結(jié)，使用超過(guò)20萬(wàn)公里時(shí)，再清洗的效用已不大。目前原廠的三元催化器價(jià)格大多在千元以上，即便是副廠的三元催化器也要數(shù)百元價(jià)格。所以，好好保護(hù)三元催化器，除了能保護(hù)環(huán)境之外，也是在保護(hù)自己的荷包。