[发明专利]提增摩托车用触媒净化一氧化碳浓度的方法

说明书

本发明涉及降低摩托车引擎燃烧排放的废气中有害气体的方法，尤指一种提增摩托车用触媒净化一氧化碳浓度的方法。

摩托车引擎所排放出的废气污染是有目共睹的，其污染源主要是由引擎排出的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)以及氮氧化合物(NO_x)所造成。其间在汽油引擎中形成HC及CO，主要是由于汽油注入引擎时雾化程度不佳、汽油与空气的混合不均或空气不足等原因，造成燃烧不完全及部分氧化反应，迫使生成HC及CO的排放。另有关NO_x的形成，主要是氮气在高温下与氧反应生成NO_x。其中四行程摩托车引擎因多采用浓油燃烧，所以HC及NO_x的产量不大，但CO的含量却很高；至于二行程摩托车引擎除了燃烧不完全的问题外，引擎排放废气中具有高HC的排放量亦是其问题点。

要减少小排气量的摩托车引擎排放污染有两种途径，一为针对引擎的设计着手，另一为在排气管内加装排气的后处理系统，即通称的触媒转化器；其中采针对引擎的设计着手途径，是必须要提高引擎的燃烧效率，如采用喷油系统，提高汽油雾化程度与空气混合均匀度，使汽油燃烧更完全，降低污染物的生成，此为最直接的改善方法，但由于现阶段产业技术问题仍无法得到一理想的改善。所以，为了降低车辆的排放污染，最直接的方法为于排气管上加装一触媒转化器，利用触媒床上的催化反应，同时进行氧化和还原反应，将HC、CO及NO_x转化成对人体无害的H₂O、N₂及CO₂。

再者，关于二行程摩托车引擎的燃烧具有偏向油气浓、供氧不足及排气温度较低等问题，会因燃烧不完全而造成高碳氢化合物的排放污染，所以其触媒转化器需要氧化型触媒，针对CO及HC氧化反应，因其排气温度低，所以需有低的起燃温度。况且，摩托车引擎对于空燃比的控制没有汽车引擎来的好，会因剧烈的操作或因间断性的回油而造成引擎燃烧不完全，因而产生有害的CO及HC，其中采用触媒转化器进行净化处理时，该CO是较难处理，理由为在触媒作用的高温环境下，该较有利于HC的转化，但却不利于CO的转化。

且知，一般触媒转化器大致上是可分成载体(substrate)、担体(support)、贵重金属(precious metal；PM)及二氧化铈；

其中该载体，为了要使用在摩托车的排气管上，且需考虑排气流通的问题后，将触媒披覆于载体上，且为了要能负荷触媒，使其能在排气状况下进行催化反应，因此必须具备高几何表面积、低的背压、耐热冲击、耐腐蚀、机械强度大、价格低以及和触媒有良好的结合能力等条件。

该担体，在相异催化反应的触媒中，通常需有足够的表面积供反应所需；且于触媒转化器上，由于常需在高温下与废气进行反应，因此担体的耐热性也是选择的重点之一。且知，氧化铝为最常使用在触媒转化器上作为担体的材料之一，另外氧化硅及氧化铈也有人使用。其中氧化铝之所以适用，是因其价格便宜、容易取得，且有高表面积及适当的孔洞结构，因此适用于废气处理的需求。

该贵重金属(又称活性金属)，在触媒转化器上主要的功能是形成反应活性基，以利催化反应的进行。触媒转化器上添加的活性金属大多是Pt(铂)、Pd(钯)及Rh(铑)，由于价格昂贵，故添加的量不多，为了有效利用所添加的贵重金属，需要良好的分散来增加其效能；因此具有大表面积的担体，可使贵重金属有足够的表面积分散，但贵重金属会在高温老化后聚集成大颗粒，减小其分散度，因此添加Ce(铈)可使贵重金属与Ce(铈)间产生交互作用，以促进贵重金属的分散。

然而，一般在触媒转化器上最常使用的贵重金属为是Pt及Rh，其中Rh对废气的氧化还原的催化具有不错的效果，对氮氧化物的还原性更是Pt与Pd所不及，且具有促进水合反应及抑制烧结的功能；至于Pt对碳氢化合物的氧化具有极佳的活性，所以采用Pt及Rh做为触媒的活性金属，在触媒转化器可以说是极佳的组合。但知，Pt及Rh易于形成合金，因此可于制备的程序上去改良，而采用逐次含浸的方法来减低Pt-Rh合金的生成。