臺灣博碩士論文加值系統

觸媒轉化器於使用過程中，易因劣化而造成觸媒特性的改變。其中熱劣化與毒化為機車觸媒轉化器之主要劣化機制，而毒化為不可逆之反應，一旦觸媒與毒性物質結合，會被永久毒化，影響觸媒效能。本研究針對機車觸媒轉化器，利用含浸法進行觸媒毒化模擬試驗，並配合觸媒特性分析方法，包括活性測試、比表面積分析儀、X光粉末繞射儀及掃瞄式電子顯微鏡-能量分散光譜儀等，以解析毒化物種、毒化濃度與觸媒劣化現象之關聯性，並建立毒化模式以預測毒化之發生。
根據本研究觸媒特性分析結果，機車觸媒經毒化後比表面積及孔徑分布有隨毒化濃度增加而往低比表面積及大孔徑分布方向成長的趨勢。而磷酸鹽及鈣、鋅化合物經XRD分析鑑定為毒化產物，其為造成觸媒特性改變的主要原因。因此機車觸媒主要毒化機制為(1)毒化物與觸媒載體化合物結合，產生較不具活性之物質；(2)毒化物阻塞孔洞並覆蓋於觸媒表面。
比較新鮮觸媒及經不同操作條件毒化觸媒之活性，毒化觸媒之起燃溫度曲線在低溫區與新鮮觸媒有明顯差異；但在高溫區，則因獲得足夠的能量，使觸媒均有非常高之轉化率，因此毒化現象對於觸媒活性之影響並不顯著。檢討本研究建構模式之適用性，在本研究設定之毒化條件範圍內，配合適當假設條件，本研究建構之模式可用於合理預測機車觸媒轉化器比表面積變化情形。

誌 謝 I
摘 要 II
Abstract III
圖 目 錄 VIII
表 目 錄 XI
第一章 前言 1
1.1研究緣起 1
1.2 研究目標 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 機車排氣特性 4
2.1.1 台灣機車現況分析 4
2.1.2 機動車輛排放特性 4
2.1.3 移動源排放污染物特性與對人體健康危害 9
2.1.4 我國機車排氣管制措施 10
2.2 汽機車使用油品特性 13
2.2.1 汽油 13
2.2.2 機油 15
2.2.3 引擎操作條件對觸媒轉化器效能之影響 17
2.3 觸媒轉化器 19
2.3.1 活性金屬 21
2.3.2 載體 21
2.3.3 基材 23
2.3.4 促進劑 23
2.4 觸媒轉化器劣化機制 25
2.4.1 熱劣化 25
2.4.2 物理性劣化—阻塞、固相反應與機械磨損 26
2.5 觸媒毒化 27
2.5.1 毒化機制 27
2.5.2 多重物種毒化機制 28
2.6 加速劣化試驗方法 30
2.6.1 車輛劣化程序 30
2.6.2 引擎動力計劣化程序 30
2.6.3 實驗室劣化程序 30
第三章 研究方法 32
3.1 研究架構 32
3.2 試驗參數設定 36
3.2.1 毒化物種 36
3.2.2 毒化濃度 37
3.3 毒化試驗程序 39
3.3.1 藥品 39
3.3.2 毒化程序 39
3.4 觸媒特性分析 40
3.4.1 活性測試 40
3.4.2 表面特性分析儀器及基本原理 44
3.5 統計方法 46
3.5.1 變異數分析 46
3.5.2 檢定 47
第四章 結果與討論 49
4.1 毒化對觸媒表面特性之影響 49
4.1.1 毒化對觸媒比表面積之影響 49
4.1.2 毒化對觸媒孔徑之影響 55
4.2 毒化產物之鑑定 63
4.2.1 表面結晶與組成之改變 63
4.2.2 晶體成長 69
4.2.3 毒化對觸媒表面結構影響 73
4.3 毒化對觸媒活性之影響 83
4.4 毒化物對觸媒劣化影響模式 89
4.4.1 經驗模式建構 89
4.4.2 經驗模式適用性探討 93
第五章 結論與建議 102
5.1 結論 102
5.2 建議 104
參考文獻 105
附 錄 109
附錄一 觸媒SEM-EDS圖譜 110
附錄二 本研究模式預測值與實測值迴歸分析 126

1.A. Papavasiliou, A. Tsetsekou, V. Matsouka, M. Konsolakis, I.V. Yentekakis, N. Boukos, Development of a Ce–Zr–La modified Pt/γ-Al2O3 TWCs’ washcoat: Effect of synthesis procedure on catalytic behaviour and thermal durability. Applied Catalysis B: Environmental, 2009
2.Alexander Winkler, Davide Ferri, Roland Hauert, Influence of aging effects on the conversion efficiency of automotive exhaust gas catalysts. Catalysis Today, 2009
3.Bond, G. C., 「Heterogeneous Catalysis」, OXFORD SCIENCE, New York, 1987
4.Calvin H. Bartholomew, Mechanisms of catalyst deactivation. Applied Catalysis A: General, Vol 212, pp. 17~60, 2001
5.C. Larese, F. Cabello Galisteo, M. López Granados, R. Mariscal, J.L.G. Fierro, M. Furió, R. Fernández Ruiz, Deactivation of real three way catalysts by CePO4 formation. Applied Catalysis B: Environmental, Vol 40, pp. 305~317, 2003
6.Dangrong R Liu and Jong-Sim Park, Electron microprobe characterization of phosphorus containing deposits on used automotive catalyst surfaces. Applied Catalysis B Environmental, Vol 2, pp. 49~70, 1993
7.Dennys E. Angove , Noel W. Cant, Position dependent phenomena during during deactivation of three-way catalytic converters on vehicles. Catalysis Today, Vol 63, pp. 371~378, 2000
8.Grigorios C. Koltsakis and Anastasios M. Stamatelos, Catalytic automotive exhaust aftertreatment. Prog. Energy Combust. Sci., Vol 23, pp. 1~39, 1997
9.H.S. Gandhi, G.W. Graham, and R.W. McCabe, Automotive exhaust catalysis. Journal of Catalysis, Vol 216, pp. 433~442, 2003
10.John L. Bomback, Mary Anne Wheeler, Jack Tabock, and J. Daniel Janowski, Distribution of contamination in used automotive emission catalyst. Scientific Research Staff, Vol 9, pp. 139~143, 1975
11.Lassi, U., Deactivation correlations of Pd/Rh three-way catalysis designed for EURO IV emission limits., OULU, 2003
12.L. Xu, G. Guo, D. Uy, A.E. O’Neill, W.H. Weber, M. J. Rokosz, R.W. McCabe, Cerium phosphate in automotive exhaust catalyst poisoning. Applied Catalysis B: Environmental, Vol 50, pp. 113~125, 2004
13.M. Hietikko, U. Lassi, K. Kallinen, A. Savimaki , M. Harkonen , J. Pursiainena, R.S. Laitinena, R.L. Keiski, Effect of the ageing atmosphere on catalytic activity and textural properties of Pd/Rh exhaust gas catalysts studied by XRD. Applied Catalysis A: General, Vol 207, pp. 107~177, 2004
14.M. H. Yao, R. J. Baird, F. W. Kunz, and T. E. Hoosty, An XRD and TEM Investigation of the Structure of Alumina-Supported Ceria–Zirconia, Journal of Catalysis. Vol 166, pp.67~74, 1997
15.M.J. Rokosz, A.E. Chen, C.K. Lowe-Ma, A.V. Kucherov, D. Benson, M.C. Paputa Peck, R.W. McCabe, Characterization of phosphorus-poisoned automotive exhaust catalysts. Applied Catalysis B: Environmental, Vol 33, pp. 205~215, 2001
16.M. López Granados, F. Cabello Galisteo, R. Mariscal, M. Alifanti, A. Gurbani, J.L.G. Fierro, R. Fernández-Ruiz, Modification of a three-way catalyst washcoat by aging: A study along the longitudinal axis. Applied Surface Science, Vol 252, pp. 8442~8450, 2006
17.M. López Granados, C. Larese, F. Cabello Galisteo, R. Mariscal, J.L.G. Fierro, R. Fernández-Ruiz, R. Sanguino, M. Luna, Effect of mileage on the deactivation of vehicle-aged three-way catalysts. Catalysis Today, Vol 107~108, pp. 77~85, 2005
18.M. López Granados , F. Cabello Galisteo, P.S. Lambrou, R. Mariscal, J. Sanzc, I. Sobrados, J.L.G. Fierro, A.M. Efstathiou, Role of P-containing species in phosphated CeO2 in the deterioration of its oxygen storage and release properties. Journal of Catalysis, Vol 239, pp. 410~421, 2006
19.Montgomery, D. C., Runger, G. C., Hubele, N. F., 「Engineering Statistics」, John Wiley & Sons, Inc, New York, 2000
20.Muriki, H. and Zhang, G., Design of Advanced Automotive Exhaust Catalysts. Catalyst Today, Vol 63, pp. 337~345, 2000
21.Pio Forzatti, and Luca Lietti, Catalyst deactivation. Catalysis Today, Vol 52, pp. 165~181, 1999
22.Ronald M. Heck, and Robert J. Farrauto, Automobile exhaust catalysts. Applied Catalysis A: General, Vol 221, pp. 443~457, 2001
23.Ronald m. Heck, Robert J. Farrauto, Suresh T. Gulati with Suresh T. Gulati, 「Catalytic air pollution control」, John Wiley & Sons, Inc, New York, 2002
24.Stavroula Y. Christou, and Angelos M. Efstathiou, Efficient In-Situ Regeneration Method of the Catalytic Activity of Aged TWC. Topics in Catalysis, Vol 42~43, 2007
25.Shyu, J. Z., Weber, W. H., and Gandhi, H. S., Surface Characterization of Alumina-Supported Ceria. J. Phys. Chem., Vol 92, pp. 4964~4970, 1988
26.V. Kroger , U. Lassi, K.Kynkaanniemi, A. Suopanki, R.L. Keiski, Methodology development for laboratory-scale exhaust gas catalyst syudies catalyst studies on phosphorus poisoning. Chemical Engineering Joural, Vol 120, pp. 113~118, 2006
27.W.B. Williamson, J. Perry, H.S. Gandhi and J.L. Bomback, Effect of oil phosphorus on deactivation of monolithic three-way catalysis. Applied Catalysis, Vol 15, pp. 277~292, 1985
28.Z. Hu, F. M. Allen, C. Z. Wan, R. M. Heck, J. J. Steger, R. E. Lakis, and C. E. Lyman, Performance and Structure of Pt–Rh Three-Way Catalysts Mechanism for Pt/Rh Synergism. Journal of Catalysis, Vol 174, pp. 13~21, 1998
29.黃靖雄, 「現代汽車原理」, 全友書局股份有限公司, 1989
30.李定粵, 「觸媒的原理與應用」, 國立編譯館, 1991
31.陳超塵, 「統計學」, 台灣商務印書館股份有限公司, 1991
32.吳明隆, 「SPSS統計應用學習實務」, 知城數位科技股份有限公司, 2006
33.李秋煌, 生活中的神燈─觸媒─改善環境的仙丹, 科學發展月刊370期, 2003
34.雷敏宏, 觸媒的本領, 科學發展月刊352期, 2002
35.吳世隆, 低硫酸灰分、低硫低磷潤滑油的發展, 石油情報月刊200403, 2004
36.劉鎧仲, 以觸媒還原一氧化氮之研究：氧濃度及促進劑對銅觸媒之效能影響, 國立中山大學環境工程所碩士論文, 2001
37.陳志強, 汽油油品及引擎排放廢氣中金屬元素之特徵, 國立成功大學環境工程所碩士論文, 2002
38.葉家伶, 以三向觸媒同時處理焚化廢棄中有機污染物、CO 及NOx 之研究, 國立中興大學環境工程所碩士論文, 2002
39.林雍傑, 電子噴射機車引擎省油低污染及高性能動力特性ECU Map 之建立, 國立雲林科技大學機械工程所碩士論文, 2004
40.張安伶, 油品成分對機車引擎排放氣態污染物影響研究, 國立成功大學環境工程所碩士論文, 2006
41.陳昱豪, 油品成分對機車引擎排放揮發性有機物之影響, 國立台灣大學環境工程所碩士論文, 2006
42.余奕賢, 機車觸媒熱劣化現象之探討, 國立台灣大學環境工程所碩士論文, 2007
43.交通部統計處網站, URL：
http://www.motc.gov.tw/hypage.cgi?HYPAGE=stat.asp
44.行政院環保署移動污染源管制網, URL：
http://mobile.epa.gov.tw/restrain.asp
45.台灣中油網站：
http://www.cpc.com.tw/big5/home/index.asp