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化剂 。

以上是针对工业排放的尾气 。对于城市大气污

染的另一来源 ,即机动车尾气排放 。机动车排放尾
气中 的 HC、CO

2

及 NO

X

的 除 去 用 的 催 化 剂 , 在

1975 年就达到了实际应用的目的 。现在减少汽车
排放尾气中的有害气体的有效方法都是采用将烃

类 、

CO 及 NO

X

同时进行氧化和还原的所谓三元催

化法 ,催化剂为铂 ( Pt) 、

钯 ( Pd) 、

铑 ( Rh) 等贵金属或

Pt/ Rh 、

Pd/ Rh 等的组合 。目前净化汽车尾气的催

化剂是在粒状或蜂窝状载体上涂覆有活性组分的氧

化铝而成 ,活性组分大都由 Pt 、Pd 、Rh 组合并添加
作为贮存氧组分的氧化铈所组成 。由于贵金属尾气

净化器可能对环境造成二次污染 ,如产生 N

2

O 气

体 ,而 N

2

O 是主要的温室气体之一 ,一种能替代贵

金属物质的稀土金属受到重视 ,但因稀土催化剂性
能不及贵金属催化剂 ,如活性 、

稳定性等 ,要解决很

多技术关键问题

[ 24 ]

对于已排放到大气中的 ,尤其是大城市中峡谷

式的街道和隧道等大气扩散条件较差的地带 ,为了
降低 NO

X

浓度 ,有人提出了利用 TiO

2

光催化所具

有的高氧化能力和还原能力 ,将 TiO

2

混在建筑材料

中 ,涂在建筑物的外壁 ,在有 O

2

和 H

2

O 共存条件

下 ,将氮氧化物变为 NO

-

3

,因为这种具有高活性的

四配位结构的 TiO

2

分子筛催化剂 ,经过注入金属离

子后 , TiO

2

催化剂能够有效地利用可见光和太阳

[ 25 ]

随着深度脱硫催化剂研究的进行 ,寻找消费少

量 H

2

具有选择性 、

引起脱氮反应的高活性催化剂 ,

即在超深度脱硫的同时 ,能达到超深度脱氮反应用
的催化剂 。因为氮化合物中的氮 ,很多情况下都存
在环状化合物中 ,因此 ,必须把环状化合物中的 C

2N

键打开 ,然后才能以 N H

3

的形式进行氢化脱氮 。目

前这种超深度脱氮反应用的催化剂主要集中在过渡

金属氮化物和炭化物上 。例如 ,用 MoO

3

和 P

2

O

5

磷酸钼调制的钼氮化物催化剂 , H

2

的消费量少 ,具

有较高的脱氮活性 ; 用无负载及 H

2ZSM 负载钼氧

化氮化物 ( MoO

X

N

X

) 调制的催化剂 ,也有较高的脱

氮活性 ;Mo

2

N 及 Mo

2

C/ Al

2

O

3

对氮杂萘 、

氮杂苯及

煤液化油的氢化脱氮反应有较高的活性 。另外 ,对
传统的氢化脱硫脱氮催化剂 ,如 CoMo 和 NiMo 的
硫化物催化剂中添加磷进行改良 ,结果表明 , Mo P
和 AlP 都有较高的脱氮活性

[ 26 ]

2. 1. 3  除去 CO

2

用的环保催化剂

由于 CO

2

问题和能源问题等价 ,所以 ,在除去

CO

2

的过程中 ,若能实现 CO

2

的人工再循环 、

再资

源化 ,不仅能解决地球的温室效应问题 ,还能更有效
地利用和节约能源 。从催化化学的观点 , 对减少

CO

2

的方案有多种多样 ,如氢化 、

光还原 、

作为碳资

源利用等 ,但不管利用何种方法 ,都要借助催化剂 ,
例如 , 用 Ni

2La

2

O

3

2Ru 催化剂 , Cu2Zn、Pt 、Pd 催化

剂 ,或者是这些催化剂与分子筛组合成的催化剂等 ,
在 H

2

存在下 ,将 CO

2

转化为甲醇 (CH

3

O H) ,进一步

转化为 HC

[ 27 ]

;通过有机金属配合物催化剂的作用 ,

可将 CO

2

合成为尿素 、

芳烃羟酸等 。目前 , CO

2

光催化固定是最吸引人的课题 ,这是对自然界绿色
植物光合作用的人工模拟过程 ,所用的催化剂主要
有 TiO

2

ZnO 等金属氧化物和 CdS、

ZnS 等金属硫化

物半导体 ,还有 CdS

2TiO

2

CdS

2ZnS 等复合半导体 ,

金属络 合 物 , 如 [ Rh ( bpy)

2

]

2 +

、[ Ni ( cyclam)

2

]

2 +

[ 28 ]

,以及光电催化剂等 。对于引起温室 效应的

CH

4

和 N

2

O 气体 ,有人提出用铁离子交换分子筛催

化剂 ,如用 Fe

2MFI ,Co2MFI

[ 29 ]

, Pd 与 NO

X

一起同

时除掉 ,但 N

2

O 与其他氮氧化物不同 ,要除去低浓

度的 N

2

O 并不容易 。

2. 1. 4  臭氧问题

臭氧问题包含对流层中臭氧的积累和同温层中

臭氧层的破坏两个问题 。破坏高空臭氧层以及牵涉

到 温 室 效 应 的 主 要 污 染 物 是 氯 氟 烃 类 化 合 物

(CFCS、

HFCS)

[ 30 ]

,其最彻底的解决办法是 ,开发新

的可以取代它们的化合物 ,制备这些化合物大都通
过催化的途径 。目前使用的催化剂包括 Pd/ C、

金属

卤化物 、

氧化铬及 AlF

3

等 ,在高温下和 HF 进行氟

化反应 ,可以产生 CFCS 取代的替代产物 : HCF

2123

(CF

3

CHCl

2

) 、HFC

2134a ( CF

3

CFH

2

) 。不 生 产 氟 利

昂 ,但若对废弃的含氟利昂制品的处理不当 ,也可产
生温室效应问题 ,用 AlPO

4

作催化剂 ,可以有效分

解这些氟利昂

[ 31 ]

3

 结束语

催化剂在发展工业 、

农业及提高人民生活等方

面都起过巨大作用 ,有人预料 ,在本世纪中 ,催化剂
在解决地球环境问题中也将起到同等重要的作用 。

日本催化工作者表示 ,催化研究将从“石油化工催
化”

进入以消灭有害物质为目的的新的“环保催化”

0

3

环 境 污 染 治 理 技 术 与 设 备

3