三元触媒は自動車排気システムに設置される重要な機外浄化装置であり、自動車排気ガスから排出される一酸化炭素、炭化水素、窒素酸素化合物などの有害ガスを酸化と還元作用により無害な二酸化炭素、水、窒素ガスに変換することができる。三元触媒には白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)などのレアメタルが含まれる。
現在、廃棄された三元触媒を回収する専門企業がありますが、主な目的は中の希少金属白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)などを精製することですが、抽出された金属はどのように確認されているのでしょうか。これは専門的な分析機器を使用する必要があります。SciAps手持ち分光計は主に金属元素に対して検出され、ワンクリック操作で、サンプルの含有量と成分を迅速に検出することができます。
SciAps X 50手持ち分光計は50 KV放射線管を配置し、ターゲットは金(Au)ターゲット、Pt、Rh、Pdの理想的な励起条件に対して、自動車触媒サンプルに対する曲線を確立した後、三元触媒中の元素含有量を正確に測定することができ、テストデータは以下の通り:
Pd標準値
Pdテスト値
Rh標準値
Rhテスト値
Pt標準値
Pdテスト値
1850
1790
160
145
0
ND
2400
2317
250
242
0
ND
3050
3180
290
310
430
451
7600
7540
230
235
0
ND
SciAps X 50ハンドヘルドアナライザにはProfile Builderソフトウェアが搭載されており、いつでもどこでもサンプルに対して曲線を作成できます。
図2 X 50におけるPdの曲線
いわゆる「三元」とは、三元触媒に含まれる3種類の貴金属元素を指し、それぞれ白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)であり、これら3種類の元素の金属酸化物はいくつかの化学反応に触媒作用を持つ。そのため、人々はそれらを触媒コーティングの形でセラミックス基体に塗布し、自動車の排気管に取り付けて自動車排ガスの酸化還元反応を触媒し、三元触媒もこれによって名付けられた。排ガス浄化過程において、白金(Pt)とパラジウム(Pd)は主に一酸化炭素と炭化水素を触媒する役割を果たし、ロジウム(Rh)は主に窒素酸化物を触媒する役割を果たし、セラミック基体はハニカム状を呈し、三元触媒の触媒反応面積を大幅に増加させることができる。
いわゆる「触媒」とは、三元触媒が排ガスを浄化する過程で、排ガス物質の活性を高め、反応速度を速める役割を果たすことができることを意味する。しかしそれ自体は反応に関与しておらず、自身の質量や化学的性質は変化しないので、長時間働いても三元触媒は消耗しきれない。これは私たちが高校の化学を学んでいるときの塩素酸カリウムの加熱分解による酸素の製造実験のように、二酸化マンガンがなければ反応は非常に遅いが、少量の二酸化マンガンを加えると反応速度は大幅に向上するが、二酸化マンガン自体には消費と性質の変化はない。この触媒反応の過程と原理は非常に複雑であり、ここでも議論する必要はなく、三元触媒の作用を知るだけでよい。
三元触媒の具体的な動作過程は:高温の自動車排ガスが浄化装置を通過する時、三元触媒中の触媒は一酸化炭素、炭化水素と窒素酸素化合物の三種類のガスの活性を強め、触媒表面で一定の酸化−還元化学反応を促す:一酸化炭素は高温で無色、無毒な二酸化炭素に酸化し、炭化水素は高温で水と二酸化炭素に酸化し、窒素酸化物は窒素と酸素に還元する。こうして3種類の有害ガスが無毒無害な一般的なガスになり、自動車の排気ガスが浄化された。