Катализатор что это такое: Автомобильный блог | Обзоры, Тест-драйвы, ПДД и советы по обслуживание автомобилей — SJRacing — тюнинг комплектующие для вашего автомобиля

Содержание

Катализатор что это

Общая информация о катализаторах

Катализатор — это элемент выхлопной системы. Он выполняет две задачи:

Окисление выхлопных газов с целью снижения содержания вредных для экологии примесей
Создание противодавления в выхлопной системе

Устройство катализатора и его разновидности

Существуют три вида катализаторов, разделяющихся по принципу работы:

Фильтрующий (катализатор дожигания)
Химический
Магнитно-стрикционный (МСК)

В данной статье мы рассмотрим самый известный и популярный вид катализатора — катализатор дожигания.

Катализатор дожигания, в свою очередь, делится на два типа:

— Керамический катализатор

— Металлический катализатор

Внутренняя структура катализатора представляет собой соты, выполненные из керамики или металла. По функциональности они идентичны, но катализатор из металла более надежен, тогда как керамические соты довольно хрупки. Стоит металлический катализатор дороже керамического.

На соты наносится тонкий слой платино-иридиевого сплава, который и обеспечивает окисление выхлопных газов. Платина и иридий – дорогие металлы, отсюда такая высокая стоимость катализатора.

Сам катализатор помещается в корпус из нержавеющей стали.

Принцип работы катализатора

Выхлопные газы представляют собой смесь NO (оксид азота), CH (углеводород), CO (оксид углерода – угарный газ). Эти газы опасны как для окружающей среды, так и для самого человека. Смог, который еще недавно был визитной карточкой больших городов, образуется из-за взаимодействия этих и некоторых других соединений, в результате получается вредная для человека дымовая завеса.

Принцип работы катализатора основан на том, чтобы эти элементы до-окислять путем каталитической реакции между элементами газов и сплава катализатора, в результате на выходе получаются либо более низкие концентрации вредных веществ, либо чистые кислород и углекислый газ.

Реакция происходит из-за высокой температуры выхлопных газов (выше 300 градусов). Чем выше температура, тем быстрее протекает реакция. Температура выхлопных газов во многом зависит от заправляемого топлива. Топливо низкого качества может выдавать очень большую температуру отработанных газов, что уменьшает срок службы катализатора.

Стандарты

Экологическая политика привела к появлению норм содержания вредных веществ в выхлопных газах. В зависимости от конкретного стандарта, топливо и катализаторы разделяются по своему качеству (соответствию стандартам).

На данный момент существует 6 стандартов, принятых в Евросоюзе – Евро-1, Евро-2, Евро-3, Евро-4, Евро-5, Евро-6. Евро-6 ввели в 2013 году, тогда как в России максимальным стандартом на данный момент является Евро-5.

Сейчас в России введен закон на запрет эксплуатации транспортных средств со стандартом ниже Евро-3.

Стандарт Евро-3:

оксид углерода (CO) — не более 2,3г/км (грамм на километр пути)
углеводороды (СН) — не более 0,2 г/км
оксиды азота (NO) — не более 0,15 г/км

Выхлопная система

На современных машинах обычно ставится минимум два катализатора, один из которых ставится прямо на выпускной коллектор (катколлектор).

Для нормальной работы катализатора нужно обеспечить постоянное оптимальное соотношение воздуха и топлива в рабочей смеси, поступающей в камеру сгорания.

Этот параметр (количество кислорода) измеряется датчиком лямбда-зонд, который подает сигнал в блок управления, а тот, в свою очередь, соответствующим образом регулирует подачу топлива в двигатель.

После первого катализатора стоит второй лямбда-зонд, который регистрирует изменение содержания кислорода в выхлопе. Если разницы нет или она ниже допустимого значения, подается сигнал о неисправности катализатора.

После второго лямбда-зонда ставится второй катализатор, который располагается примерно под ногами человека на переднем сидении.

Если установлено 4 катализатора, то два других (нижних) располагаются на некотором отдалении от верхних катализаторов. Если из строя выходит один катализатор, то меняют как минимум два верхних, в противном случае возникает неправильное противодавление.

Из-за чего катализатор выходит из строя

Катализатор это фильтр, а фильтры со временем приходится менять.

Существует несколько причин неисправности катализатора.

1. Истек срок службы. В процесс работы катализатор забивается и превращается в пробку. В таком случае машина начинает «тупить», уменьшается мощность работы. Обычно катализатора хватает на 100-120 тысяч километров пробега. После этого катализатор необходимо менять.

2. Стерся платино-иридиевый слой катализатора. В принципе, забившийся катализатор возможно почистить, однако со временем каталитический сплав стирается и чистка становится абсолютно бесполезным занятием.

3. Керамический слой катализатора разрушился. Это либо вторая стадия после «забивки» катализатора, либо наличие чисто механических повреждений типа ударов. Такое чаще всего происходит у автомобилей, предназначенных для загородной езды. В этом случае частички керамики попадают в двигатель и нарушают его работу. Если это запустить, то можно дойти до капитального ремонта или замены двигателя. Если вы слышите странный треск и дребезжание под ногами, это может говорить в пользу разрушения катализатора.

4. Фильтрующая структура катализатора оплавилась. Это происходит, если температура выхлопных газов превышает допустимый порог. В норме катализаторы выдерживают температуру от 300 до 900 градусов. Причина заключается в некачественном топливе. Оплавленный катализатор так же превращается в пробку.

Как правило, при неисправном катализаторе вы увидите сигнал «Check Engine» или при сканировании – код ошибки P0420. Однако, для точного определения причин проблемы необходимо провести диагностику катализатора.

Что делать и кто виноват

Кто или что несет вину за сломанный катализатор – мы уже узнали выше. Возникает вопрос – что делать дальше?

В первую очередь, необходимо провести диагностику выхлопной системы. Если катализатор вышел из строя, вам предложат его заменить на новый. Вышедший из строя катализатор ремонту не подлежит.

Есть и другой вариант, более дешевый – вы убираете катализатор и ставите на его место пламегаситель. Пламегаситель не фильтрует выхлоп, но зато выполняет вторую функцию катализатора – разбивает поток газов, снижая, тем самым, нагрузку на резонатор. Ставить прямую трубу не рекомендуется — либо катализатор, либо пламегаситель.

Если вы решили поставить пламегаситель, то второй лямбда-зонд будет постоянно подавать сигнал ошибки, что довольно сильно раздражает. Но есть способ его обмануть. Здесь либо вам ставят механический контроллер лямбда-зонда, либо программный.

Механический контроллер представляет собой втулку. Втулка вставляется в выхлопную трубу, а лямбда-зонд уже в нее. В таком случае зонд находится на расстоянии от основного потока выхлопных газов и регистрирует норму.

Программный контролер надежнее. Он подает сигнал на бортовой компьютер, соответствующий нормальной работе катализатора.

Штатный или универсальный?

Это второй выбор, с которым вы сталкиваетесь при замене катализатора. Со штатным или оригинальным катализатором все понятно – его продает ваш дилер. Обычно дилер продает катализатор вместе с коллектором, что еще больше увеличивает цену.

Универсальный катализатор намного дешевле, что является очевидным плюсом, т.

к. на катализаторы не дают гарантии. Функциональность такая же, как и у штатного, только штатный предназначен специально для марки вашей машины, а универсальный катализатор необходимо подбирать. Здесь большое значение уделяется сервису, который производит замену катализатора.

Кроме того, некоторые автосервисы, например наш автосервис «Глушак», предоставляют гарантию.

Катализатор. Принцип работы, назначение. Удаление или чистка

На протяжении многих лет авто производители создают много усовершенствований в автомобильных двигателях и топливных системах, чтобы идти в ногу со временем и, безусловно, с законами, направленными на улучшение экологической ситуации на фоне выбросов автомобилей. Одно из кардинальных таких усовершенствований произошло в 1975 году с интересным устройством под названием катализатор. По сути работа катализатора заключается в преобразовании вредных веществ в менее вредные выбросы, прежде чем они покинут выхлопную систему автомобиля.

Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

В составе выхлопных газов автомобиля содержится довольно много токсичных веществ. Для предотвращения их попадания в атмосферу используется специальное устройство, получившее название «каталитический нейтрализатор» (более известный как «катализатор»). Он устанавливается на автомобилях, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, работающих как на бензине, так и на дизельном топливе. Зная принцип работы катализатора, вы сможете понять важность его работы и оценить последствия, которые может вызвать его удаление.

Конструкция и функции катализатора

Нейтрализатор является частью системы выхлопа. Он располагается сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:

Металлический корпус (монтажный мат), имеющий входной и выходной патрубки.

Керамический блок (монолит). Представляет собой пористую структуру с множеством ячеек, которые увеличивают площадь соприкосновения выхлопных газов с рабочей поверхностью.
Каталитический слой — специальное напыление на поверхностях ячеек керамического блока, состоящее из платины, палладия и родия. В последних моделях для напыления иногда используется золото — драгоценный металл, который имеет более низкую стоимость.
Металлический кожух. Выполняет функции теплоизоляции и защиты катализатора от механических повреждений.

Главная функция каталитического нейтрализатора — это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название — трехкомпонентный. Вот эти нейтрализуемые компоненты:

Окислы азота NOx – компонент смога, причина кислотных дождей, ядовиты для человека.

Угарный газ СО – смертельно опасен для человека при концентрации в воздухе от 0,1%.
Углеводороды CH – компонент смога, отдельные соединения канцерогены.

Принцип действия катализатора

На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:

Выхлопные газы из двигателя попадают внутрь керамических блоков, где проникают в ячейки, полностью заполняя их.

Металлы-катализаторы палладий и платина провоцируют реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды СН преобразуются в водяной пар, а угарный газ СО в углекислый.

Восстановительный металл-катализатор родий преобразует NOx (оксид азота) в обычный безвредный азот. В атмосферу выпускаются очищенные отработавшие газы.

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию. Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий.

Что ценного в катализаторах

К сожалению, ценного там оказалось много. В роли катализаторов пришлось применить благородные металлы, наиболее подходящие для этой цели.

Дошло до того, что самым дешёвым из них оказалось золото, но чаще приходится использовать платину, палладий и родий. Многим известно, что эти элементы существенно дороже всем понятного золота.

Одновременно с применением столь недешёвых компонент потребовалось создать геометрически непростую структуру, обеспечивающую контактирование каталитического вещества со всем объёмом выпускаемого цилиндрами газа. Это мельчайшие керамические или металлические соты, сквозь которые и продувается весь поток выхлопа.

В результате автомобиль приобрёл сложное, массивное и дорогое устройство в виде металлического корпуса, высокотехнологичной начинки, да ещё и обрамлённое контрольными датчиками с двух сторон, непрерывно следящими за его сохранностью и правильной работой.

Экологичность даром не даётся. Да и на этом прогресс не остановился, дальнейшее ужесточение требований законодателей продолжает влиять на появление дополнительных систем очистки выхлопа.

В дизеле

Катализаторы в дизельном двигателе работают гораздо хуже в сокращении выбросов NOx. Одной из причин этого является то, что дизельные двигатели имеют более низкую рабочую температуру, чем бензиновые двигатели, и катализатор в целом в дизельном двигателе работает хуже, поскольку он меньше нагревается. Некоторые из ведущих экспертов экологических авто придумали новую систему, которая помогает бороться с этим. Они используют мочевину в решении этой проблемы: прежде чем оксиды азота уходят в катализатор, их принудительно испаряют и смешивают с выхлопом и затем создают химическую реакцию, которая приведёт к сокращению выбросов NOx. Мочевина, также известная как карбамид, представляет собой органическое соединение, изготовленное из углерода, азота, кислорода и водорода. Мочевина содержится в моче млекопитающих и земноводных. Мочевина реагирует с NOx, производя в результате реакции азот и водяной пар и утилизируя более 90 процентов оксидов азота в выхлопных газах.

Виды катализаторов

По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.

В первом случае он выполняет относительно простые функции окисления (дожигания) угарного газа и углеводородов до образования воды и двуокиси углерода.
Во втором – добавляется сложная способность устройства работать с окислами азота. Особенно много их образуется в современных дизельных и бензиновых моторах, в силу повышения экономичности, которых конструкторам приходится использовать обеднённые и бедные смеси на впуске.

Трёхкомпонентые катализаторы, а именно такие чаще всего применяются, в свою очередь, могут отличаться по конструктивному признаку, изготавливаясь на базе керамических или металлических сотовых изделий.

Керамические относительно дешевле, но не обладают высокой механической прочностью и долговечностью, склонны к растрескиванию и разрушению, не терпят ударов при наезде на препятствия.

Металлические конструктивы обладают достаточной упругостью, поэтому лучше держат внешние и внутренние удары. Внутренние могут возникать при аномальных процессах горения и разрушительно воздействовать на тонкую сотовую начинку, где, как уже упоминалось, обычно нанесены такие непростые вещества, как платина, палладий и родий.

Но даже металл не спасает от предательского попадания на тонкие соты посторонних веществ из двигателя в виде компонент контрафактных рабочих жидкостей, слишком богатой смеси или всевозможных соединений кремния.

Катализаторы отличаются и по способу их установки. Раньше они располагались в виде врезок выхлопной трубы, подобно глушителям и резонаторам. Но оказалось, что так их очень трудно и затратно прогревать до рабочей температуры, при которой начинаются каталитические реакции.

Поэтому сейчас нейтрализаторы ставят непосредственно за выпускным коллектором, максимально близко к точке выхода раскалённых выхлопных газов. Уже не надо долго ждать выхода прибора на режим, меньше загрязняются кислородные датчики и сокращаются расходы топлива на поддержание температуры.

Срок службы катализатора

Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа — неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается. Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков. При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Можно ли удалить катализатор?

При удалении катализатора его очень часто заменяют на пламегаситель. Последний выравнивает поток выхлопных газов. Его установка рекомендуется для устранения неприятных шумов, которые возникают при удалении катализатора. При этом, если вы выбрали именно удаление, лучше полностью снять устройство и не прибегать к рекомендациям некоторых автомобилистов пробить в нем отверстие. Подобная процедура улучшит ситуацию только на время. В автомобилях, соответствующих экологическим стандартам Евро-3, помимо удаления катализатора необходима перепрошивка электронного блока управления. Ее обновляют до версии, в которой отсутствует каталитический нейтрализатор. Также можно установить эмулятор сигнала кислородного датчика, который избавит от необходимости перепрошивать ЭБУ.

Как почистить

В тех случаях, когда соты ещё не повреждены, но пропускная способность нейтрализатора уже снижена смолянистыми отложениями, его можно промыть.

Для этого лучше всего использовать жидкость, обычно применяемую для очистки карбюраторов или топливных форсунок. Только потребуется её значительно больше.

Катализатор заливается промывочной жидкостью, после чего ей предоставляется время на растворение загрязнений, затем её сливают, внутренности детали промываются горячей водой и просушиваются (продуваются).

Обычно процедура требует неоднократного повторения. Существуют также специально предназначенные для подобных промывок составы.

Источники: techautoport.ru, autovogdenie.ru, drive2.ru.

Что такое катализатор на автомобиле, зачем он нужен и что будет, если его убрать

Автомобиль в системе выхлопа имеет каталитический нейтрализатор, который часто выходит из строя из-за некачественного топлива. Давайте разберемся, что это такое, для чего нужен и что делать в случае засора.

Что такое катализатор

Катализатор предназначен для очистки вредных выхлопов. Он расположен в системе выпуска, в процессе его работы происходят химические реакции: опасные вещества переходят в безопасные формы, после чего выбрасываются вместе с выхлопом. Пройдя этот путь выхлопные газы становятся чище. И как результат, автомобиль наносит меньший вред окружающей среде.

Схема катализатора

Нейтрализатор работает только после нагрева до 300°C, сразу после запуска двигателя очистка не происходит.

Устройство каталитического нейтрализатора

Основой катализатора являются керамические или металлические соты. В зависимости от модели на стенки сот наносится микрослой из палладия и родия или иридия. Эти металлы обладают высокой химической активностью. Касаясь напыления, часть выхлопа входит с ним в химическую реакцию. Часть элементов, образовавшихся при сгорании топлива, связывается.

Современные катализаторы трехкомпонентные.

Первый элемент связывает оксиды азота.
Второй — удаляет часть несгоревших элементов топлива. В большей части удаляется окись углерода.
Третий элемент — это датчик. Он анализирует газы на выходе из катализатора, данные передаются в бортовой компьютер.

Трехкомпонетные катализаторы

Неисправности катализатора и их причины

Производители пишут, что срок службы нейтрализатора 100–150 тысяч километров. Но на практике проблемы могут возникнуть и при меньшем пробеге, особенно в больших городах, где часто приходится стоять в пробках.

В зависимости от особенностей эксплуатации, замена каталитического нейтрализатора может производиться раз в 3–7 лет.

Основной причиной неисправности становится выгорание слоя металлов, покрывающих соты. Это естественный процесс, в результате которого качество выхлопа ухудшается. Бортовой компьютер показывает горящий «чек», а в некоторых случаях и вообще не позволяет мотору работать, выключая зажигание.

Ускоряет процесс выгорания и некачественное топливо. Зачастую у бензина увеличивают октановое число путем добавки свинца, это усиливает нагрузку на катализатор, уменьшая срок эксплуатации. В ситуации с дизельным топливом выход из строя может ускорить сам владелец, используя в зимнее время добавки-«антигель».

В некоторых случаях причиной поломки может стать неисправный двигатель. При неправильно выставленном зажигании и проблемах в системе питания (последнее особенно актуально для дизельных двигателей) выгорание каталитического слоя ускоряется.

Соты каталитического нейтрализатора

Диагностика автомобильного катализатора

Определить неисправность можно по нескольким признакам:

На панели приборов загорелась лампочка “Check Engine”. Она включается при любых ошибках мотора. В нашем случае, как результат нехарактерных показателей датчика, лямбда-зонд. Точно определить, что причина в катализаторе может диагностика сканером.
Снижение мощности двигателя. При неисправном катализаторе машина начинает троить, дергаться, хуже разгоняется. Причина в снижении пропускной способности каталитического нейтрализатора, связанной с частичным разрушением сот: они запекаются, забивают проход для выхлопных газов. В итоге мотор «задыхается».
Грохот под днищем. Обычно проявляется на высоких оборотах, изредка сразу после запуска. Причина в частичном разрушении керамической конструкции сот. Отпавшие частицы начинают биться о стенки катализатора под воздействием потока газов и центробежных сил.
Недостаточно сильный или ровный напор газов из глушителя. При исправном нейтрализаторе, поднеся руку к выхлопной трубе, можно ощутить слабую пульсацию, она возникает вследствие поочередной работы выпускных клапанов. Если поток ровный или ослабленный, вероятно проблема в разрушенных сотах катализатора.

Каталитический нейтрализатор не выходит из строя резко и неожиданно. Обычно перед отказом начинаются мелкие проблемы из списка выше.

Катализатор в разборе

Оригинал или аналог

Оригинальный катализатор — довольно дорогая вещь. Он не производится в нашей стране, все детали в автомагазинах импортные, поэтому на увеличение цены влияют пошлины.

При этом, в случае использования оригинальной детали, автомобиль сохраняет все режимы работы двигателя. Это положительно сказывается на экологии, а также на ресурсе мотора.

Все описанные ниже способы замены катализатора, носят только ознакомительный характер. Не рекомендуется пользоваться данными методами самостоятельно!

Из-за высокой цены автолюбители ищут альтернативу. Вариантов несколько:

универсальный катализатор;
пламегаситель.

Под универсальным катализатором подразумевается сразу две группы деталей. Первая — катализатор, подходящий под любой автомобиль. Довольно дорогая вещь, но работает безотказно. Второй вариант — блок с сотами. В этом случае в старый катализатор устанавливают новые соты. Недостатком данного варианта считается сложность с выбором сервиса для ремонта, не везде возьмутся за такую работу. Срок службы универсального нейтрализатора 60–90 тысяч километров.

Съём/Установка катализатора

Более дешевый и распространенный способ — пламегаситель. Он может быть готовым, просто предназначенным для установки вместо катализатора. Другой вариант — установка пламегасителя непосредственно в корпус нейтрализатора. Такой способ несколько сложнее, но позволяет скрыть факт замены детали при продаже автомобиля.

Иногда водители просто выбивают соты из корпуса. Способ дешевый, но может привести к увеличению уровня шума и урону экологии.

Особенности удаления катализатора из выхлопной системы

Ниже рассмотрим, какие нюансы удаления катализатора стоит учитывать. В первую очередь, нужно решить, как будет обходиться лямбда-зонд. После удаления нейтрализатора, датчик будет постоянно выдавать ошибку.

Чтобы обойти датчик, обычно делают обманку. Это проставка, которая отдаляет датчик от выхлопных газов, в результате он фиксирует больше кислорода. Обманку вкручивают на место датчика, и уже в нее устанавливают прибор. Такая система работает стабильно, хоть и имеет большое количество минусов.

Любое вмешательство в конструкцию автомобиля приводит к снятию его с гарантии. Подумайте, что будет, если возникнет неисправность двигателя, которая попадает под гарантийный случай.
Невозможность пройти государственный техосмотр. Бортовой компьютер вы обманули, но вот при проверке на стенде, обман вскроется. В итоге, вы получите запрет на эксплуатацию транспортного средства. Со станции СТО, вы поедете уже на эвакуаторе.

Еще можно сделать перепрошивку ЭБУ. В результате система будет считать, имеющиеся показатели за норму. Для такой работы требуются дополнительные знания, а также программное обеспечение.

Предупреждения на приборной панели

При перепрошивке нарушаются нормальные циклы работы мотора. Он начинает работать в неправильном режиме. Это снижает ресурс силового агрегата примерно в два раза. В результате перепрошивка вместо экономии принесет вам только больше расходов.

Заключение

В случае возникновения проблем с катализатором, необходимо его заменить. Оптимальным решением будет установка оригинального нейтрализатора. Все аналоги и обманки могут привести к ускоренному выходу двигателя из строя, сделают невозможным получение диагностической карты, а также создадут дополнительную нагрузку на экологию.

Что такое катализатор и чем он опасен для мотора

Каталитический нейтрализатор — один из важнейших компонентов любого современного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Именно эта неприглядная деталь помогает сохранить атмосферу от вредных выбросов и уберечь экологию планеты. Несмотря на очевидные плюсы, катализатор может доставить автовладельцу немало проблем и даже полностью убить двигатель машины. Разбираемся в устройстве системы и вовремя устраняем неполадки каталитического нейтрализатора.

Устройство

Каталитический нейтрализатор входит в систему выпуска отработавших газов и располагается в непосредственной близости от выпускного коллектора автомобиля. Именно в него попадает раскалённый выхлоп из коллектора ДВС, и уже после, существенно замедленным, охлаждённым и очищенным от вредных веществ оказывается в резонаторе и в глушителе.

Принцип работы устройства основан на химических реакциях, нейтрализующих вредные выбросы окиси азота, углерода и всевозможных групп углеводородов. Основной элемент катализатора выполнен в виде массивного керамического или металлического блока с мелкими сотами, на стенки которых нанесены драгоценные металлы — сплав иридия и платины, а также родия и палладия. При касании химически активных поверхностей вредные соединения сгорают и выводятся из выхлопной трубы в виде безвредных N2 и CO2. Платина и палладий выполняют в устройстве роль окислителей и сильно ускоряют горение углеводородов. Активный элемент помещён в металлический кожух и снабжён слоем теплоизоляции.

что в нем ценного и что будет если его убрать

Резкий скачок уровня автомобилизации общества в конце двадцатого века потребовал глобального усиления требований к экологичности двигателей внутреннего сгорания. Суровые законодательные меры вынудили производителей разработать и внедрить сложные технические комплексы очистки выхлопных газов, главными компонентами которых стали системы электронного управления впрыском топлива и специальные узлы дополнительной переработки продуктов выпуска – каталитические нейтрализаторы.

Содержание статьи:

Зачем нужен в машине каталитический нейтрализатор

Большая часть выхлопных газов состоит из вполне нейтральных и безвредных веществ – азота, водяного пара и двуокиси углерода. Но обойтись только их наличием практически невозможно, такое случается лишь в идеально отрегулированном двигателе, работающем в предсказуемом стационарном режиме.

Во всех других случаях мотор начинает выделять крайне опасные для человека химически активные вещества, моноокись углерода, углеводороды и окислы азота.

Читайте также: Для чего нужна балансировка колес автомобиля

Прямое уничтожение подобных ядов с большой скоростью и в требуемом объёме практически невозможно, поэтому инженеры были вынуждены прибегнуть к известным из химии каталитическим реакциям переработки вредных веществ в относительно нейтральные.

Катализатором в химии называется компонент реакции, который участвует в процессе, хорошо его ускоряет, но сам при этом не расходуется.

Что ценного в устройстве

Статья по теме: Установка и подключение кнопки Старт/Стоп с алиэкспресс

Виды катализаторов

По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.

В первом случае он выполняет относительно простые функции окисления (дожигания) угарного газа и углеводородов до образования воды и двуокиси углерода.
Во втором – добавляется сложная способность устройства работать с окислами азота. Особенно много их образуется в современных дизельных и бензиновых моторах, в силу повышения экономичности, которых конструкторам приходится использовать обеднённые и бедные смеси на впуске.

Это интересно: Почему не загорается лампа давления масла при включении зажигания

Причины и признаки неисправности

Теоретически катализатор должен работать вечно. Благородные металлы не окисляются и не расходуются в химических реакциях каталитического типа. Но реальность выглядит значительно хуже. Тонкие приборы оказываются бессильны перед нарушениями температурного режима и механическими ударами.

Почти все проблемы бывают связаны с нарушением работы систем питания и зажигания двигателя, а также с применением некачественного топлива. Всё это приводит к повышению температуры нейтрализатора, оплавлению и выкрашиванию его сотовой структуры с последующим закупориванием пути свободного прохода выхлопных газов.

При этом катализатор способен нанести страшный ответный удар двигателю. Его близкое расположение к зоне выпускных клапанов привело к опаснейшему эффекту – раскрошенная керамика может попадать в цилиндры.

Это не является парадоксом, дело в том, что импульсный характер движения газов на выпуске приводит к хаотическому перемещению частиц по коллектору и всасыванию их в двигатель перепадами давления.

Результат известен многим мотористам – царапины и задиры на поверхностях, которым это полностью противопоказано. Двигатель отправляется в капитальный ремонт.

Общим признаком неисправности станет потеря мощности двигателя, его неспособность развить большие обороты. В конце концов он просто перестанет запускаться. Это легко себе представить интуитивно, вообразив, что некто коварно заткнул выхлопную трубу. Результат абсолютно идентичен.

Как проверить

Симптомы слишком характерны, чтобы вызывать сложности с диагностикой забитого катализатора.

Изменившийся звук выхлопа, сдавленное шипение в выпускной системе, иногда вообще крайне слабая реакция руки, подведённой к срезу выхлопной трубы. Обычно к тому же зажигается лампочка контроля состояния двигателя, ЭСУД заметит нештатные показания датчиков.

К сведению: Почему перестал работать парктроник (причины, диагностика, ремонт)

Окончательный диагноз будет поставлен после снятия катализатора с автомобиля. Запечённые, заполненные отложениями и раскрошенные соты невозможно не заметить.

Как почистить

Зачем вырезают катализатор на автомобиле

Подобное удаление имеет негативные последствия в виде увеличения загрязнения окружающей среды.

Выполняется оно обычно по двум причинам – экономии на покупке новой детали, взамен пришедшей в негодность (изделие дорогое по описанным выше причинам) и мощностного тюнинга автомобиля.

Снижение сопротивления на выхлопе позволит мотору раскручиваться более уверенно. К тому не секрет, что экологичность и экономичность пока не могут существовать одновременно. На обслуживание хорошего катализатора требуется значительное количество дополнительного топлива, не несущего полезной нагрузки.

Тонкости удаления устройства из выхлопной системы

Выполнить это без значительных затрат времени иногда невозможно. Прошли времена, когда катализатор представлял собой удобный в обращении жестяной цилиндр с хрупкой керамической начинкой. Два крепких удара ломом — и дело сделано.

Сейчас приходится иметь дело с изделием замысловатой формы, без доступа к внутренностям, да ещё и с крепкими металлическими сотами. Приходится вскрывать корпус и потом его заваривать. В условиях СТО операция не самая дешёвая.

По теме: Почему течет масло из двигателя, как найти и устранить протечку

Завершиться процесс должен перенастройкой «мозгов» двигателя, иначе они сразу вычислят обман. Это делается различными способами, в зависимости от квалификации и привычек исполнителя. Могут применяться как программные, так и аппаратные «обманки» контролирующих датчиков.

Результат один – мотор адаптируется к новым условиям и перестаёт паниковать лампочкой «Check engine». Иногда ставят так называемый пламегаситель – специальную вварку, нормализующую звук, температуру и внутреннюю аэродинамику выхлопа.

что это такое и что ценного в нем, признаки неисправностей и их устранение

Автомобильный катализатор – он же каталитический нейтрализатор – это деталь, которая призвана уменьшить объем вредных веществ, выбрасываемых из выхлопной трубы автомобиля в атмосферу. Достаточно сложное устройство и принцип работы – причины, по которым катализаторы нередко доставляют автовладельцам массу проблем. Что нужно знать об этой детали и надо ли ее убрать?

Что такое катализатор и для чего он нужен?

Выхлопные газы – продукты окисления углеводородного топлива, не полностью сгораемого внутри автомобильного двигателя. В составе выхлопа есть как безвредные, так и токсичные вещества. К первым относится азот, кислород, углекислый газ. Спектр вредных компонентов значительно шире:

угарный газ;
углеводороды;
оксиды азота;
альдегиды;
бензпирен;
частицы сажи.

Все перечисленные выше вещества являются токсичными, а сажа и бензпирен еще и сильные канцерогены. Неправильная настройка двигателя приводит к тому, что концентрация вредных выбросов увеличивается от двух раз для бензиновых моторов и до двадцати раз для дизельных.

Задача катализатора – нейтрализовать негативное действие углеводородов, оксидов углерода и азота в выхлопных газах, и тем самым снизить вред автомобиля с ДВС для окружающей среды. Сам процесс нейтрализации происходит в ходе окислений либо восстановления в зависимости от типа нейтрализатора. В результате реакций токсины превращаются в свободный азот и углекислый газ.

Для контроля катализатора в выхлопной системе устанавливается особый датчик – лямбда-зонд. Он отслеживает концентрацию кислорода в отработанных газах. Показания кислородного датчика влияют на режим работы двигателя авто, от чего в свою очередь зависит состав выхлопных газов.

Как устроен автомобильный катализатор?

Каталитические нейтрализаторы в современных автомобилях имеют весьма простое устройство:

корпус из нержавеющей стали;
керамический наполнитель;
термическая защитная прокладка;
кислородный датчик (лямбда-зонд).

В зависимости от типа детали в качестве наполнителя используются металлические либо керамические мелкие соты, покрытие тончайшим слоем редких металлов – иридия, палладия и родия. Лямбда-зонд устанавливается на входе в катализатор и на выходе, т. е с обеих его сторон.

Принцип работы катализатора

Точный принцип работы автомобильного катализатора зависит от того, к какому типу он относится:

В восстанавливающем элементе происходит разложение оксидов азота на кислород и молекулярный азот. За эти химические реакции отвечают драгметаллы платина и родий.
В окисляющем элементе свободный кислород вступает в активную реакцию окисления с углеводородами и угарным газом из выхлопа, связывая их в безопасные соединения.

В обоих перечисленных случаях вредность отработанных газов для природы заметно уменьшается.

Виды катализаторов

В первую очередь каталитические нейтрализаторы классифицируются по принципу работы на два типа – восстанавливающие и окисляющие. Они уже были рассмотрены ранее. Кроме типа реакций, которые протекают внутри этих устройств, оба типа различаются составом. В первых используется платина и родий, во вторых – платина и палладий. Соответственно, это влияет на стоимость детали.

Второй признак, по которому различаются детали – материал, из которого сделана сотовая сетка:

Керамические. Главное достоинство деталей с сеткой из керамики – низкая цена. Это обусловлено дешевизной материала и технологии изготовления. Отсюда же вытекает основной недостаток – хрупкость. Даже небольшого удара хватит для растрескивания.
Металлические. Отличаются долговечностью, прочностью, надежностью. Хорошо переносят воздействие влажности, удары, вибрацию, тряску. В связи с этим стоимость металлических катализаторов существенно больше, если сравнивать их с керамическими.

Следующий критерий для классификации каталитических нейтрализаторов – место установки в выхлопной системе автомобиля. По этому признаку устройства делятся всего на две категории:

Монтируемые на приемной трубе. Деталь может располагаться как на самой трубе, так и сразу после нее, непосредственно перед резонатором. Это удобный в плане замены и ремонта тип размещения, так как демонтировать устройство с приемной трубы очень легко.
Монтируемые внутри коллектора. В этом случае элемент является частью выпускного коллектора. Первый серьезный недостаток – неремонтопригодность такого катализатора. Второй – деталь быстро и сильно нагревается до критических температур.

Исходя из преимуществ, оптимальный вид нейтрализатора – керамический с установкой прямо на приемной трубе выхлопной системы. Если позволяет бюджет, лучше купить металлическую деталь.

Причины и признаки неисправности

В теории катализатор может работать на протяжении многих десятилетий, так как расход редких металлов в его составе очень небольшой. На практике все получается не так радужно. Есть целый ряд причин, по которым каталитический нейтрализатор выхлопных газов может выйти из строя:

механическое воздействие – критично для керамических катализаторов;
попадание воды (особенно холодной) на раскаленную поверхность детали;
взрыв топлива внутри катализатора из-за проблем в системе зажигания;
регулярное использование низкокачественного и загрязненного топлива;
применение этилированного бензина – катализатор может прогореть;
попадание в нейтрализатор масла, охлаждающей жидкости или промывки.

Перечисленные причины могут привести к таким распространенным поломкам нейтрализатора, как выгорание активного слоя, оплавление, появление нагара на внутренних стенках устройства.

Эксплуатация автомобиля с неисправным катализатором уменьшает ресурс самого двигателя. По этой причине нельзя откладывать ремонт или замену детали на потом – это выйдет очень дорого.

Как проверить катализатор?

Не надо быть специалистом, чтобы догадаться о неисправности автомобильного катализатора. На его выход из строя и необходимость замены указывает ряд достаточно специфичных признаков:

увеличенный расход топлива без видимых причин;
автомобиль медленнее набирает скорость;
возникли проблемы с тягой, упала мощность мотора;
загорелась лампочка проверки двигателя;
несколько увеличился расход масла;
при нажатии на педаль газа мотор откликается не сразу;
при запуске двигателя чувствуется неприятный запах.

Лучший способ диагностики неисправности нейтрализатора – осмотр. Также своего рода средством проверки является приборная панель, а именно лампочка «Check engine» и соответствующий поломке лямбда-зонда или катализатора код ошибки в бортовом компьютере.

Еще один способ – измерить давление выхлопных газов с помощью манометра, после чего сравнить показания с нормативами. Так, нормой считается давление 0,3 кгс/см2. Если это значение больше, скорее всего с деталью есть проблемы, и нужна помощь специалистов из автосервиса.

Как почистить катализатор?

Засорившийся с течением времени катализатор рекомендуется быстро и тщательно прочистить. В противном случае двигатель начнет «задыхаться», его мощность упадет, а расход топлива, наоборот, вырастет. На необходимость заняться очисткой нейтрализатора указывают признаки:

упавшая мощность мотора и медленный разгон;
возникают проблемы с запуском двигателя;
мотор самопроизвольно отключается на ходу;
двигатель нестабильно работает на холостом ходу;
цвет выхлопа изменился, стал более выраженным.

Визуально на необходимость прочистки нейтрализатора указывает его загрязненность продуктами горения, смолами, маслом и прочими посторонними включениями. Есть два способа его очистки:

Механическая. Для такой прочистки применяется наждачная бумага. Нужно демонтировать нейтрализатор, взять кусочек наждачки и счистить налет с металлических или керамических сот, аккуратно надавливая на них. Оставшиеся после процедуры частицы грязи, масла и сажи удаляются из нейтрализатора сжатым воздухом, подаваемым под давлением.
Жидкостная. Используется специальная промывка, которую можно купить в магазине автодеталей. Если такой возможности нет, можно использовать этанол или жидкость для очистки карбюратора. Порядок работ – демонтаж катализатора и его погружение в тару. Далее соты обильно поливаются промывкой, а через 20-30 минут – струей горячей воды.

В конце жидкостной очистки нужно тщательно просушить нейтрализатор с помощью сжатого воздуха. Если чистота детали вас не удовлетворит, процедура повторяется еще раз с самого начала.

В случае с механической очисткой важно проявить аккуратность и не давить наждачкой на соты слишком сильно. Керамические детали могут треснуть, раскрошиться и от небольшого давления.

Зачем вырезают катализатор из автомобиля?

Весьма популярна практика самостоятельного удаления катализатора из выхлопной системы авто. Делается это не просто так – демонтаж нейтрализатора предоставляет водителю преимущества:

не надо покупать новую деталь;
увеличение мощности двигателя;
можно заливать «грязное» топливо;
уменьшение расхода топлива;
отсутствие ошибок лямбда-зонда;
нет проблем с запуском двигателя.

Автомобиль вполне исправно работает и без каталитического нейтрализатора. Но последствия все же есть, и в первую очередь для окружающей среды. Выхлоп становится грязным и приобретает неприятный запах. В выхлопной системе могут появляться посторонние звуки, шумы и вибрации.

Если удаление было сделано неправильно, на приборной панели регулярно будут отображаться ошибки. Также машина без катализатора не сможет пройти регулярный технический осмотр.

Как удалить устройство из выхлопной системы?

Для демонтажа катализатора потребуется установить автомобиль над смотровой ямой. Далее из положения снизу демонтируется та часть выхлопной трубы, на которой установлен этот элемент. После этого нейтрализатор срезается болгаркой, и труба заваривается, либо разбирается, если такая возможность предусмотрена конструктивно. Последний этап – монтаж пламегасителя. Он обеспечит нормальную работу резонатора выхлопной трубы и устранит ряд плохих последствий.

Сложность удаления катализатора заключается в риске повредить выхлопную трубу, резонатор или выпускной коллектор в зависимости от того, где установлен элемент. Несмотря на возможность самостоятельного демонтажа катализатора, рекомендуется доверять эту работу специалистам из автосервиса. Так риск негативных последствий для автомобиля будет минимальным или нулевым.

Заключение

Каталитический нейтрализатор, несмотря на благородное предназначение, доставляет водителю больше проблем, нежели пользы. Невысокое качество и чистота топлива делают из теоретически «вечной» детали часто выходящий из строя рудимент. Все больше автовладельцев предпочитают удалять катализатор и устанавливать на его место обманку – такой шаг обходится заметно дешевле.

Каждый автомобилист сам решает, изымать нейтрализатор из выхлопной системы своего авто, или нет. Однако в развитых странах Европы давно приняли решение – наличие катализатора в авто играет большую роль для всей природы и для каждого человека в отдельности. Вот по этой причине катализаторы в обязательном порядке устанавливаются на все современные автомобили мира.

Определение катализатора — Химический словарь

Что такое катализатор?

Катализатор — это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но не расходуется в ходе реакции; следовательно, катализатор может быть восстановлен химически без изменений в конце реакции, которую он использовал для ускорения, или катализатора .

Обсуждение

Чтобы химические вещества вступили в реакцию, их связи должны быть перегруппированы, потому что связи в продуктах отличаются от связей в реагентах.Самый медленный шаг в перегруппировке связи приводит к так называемому переходному состоянию. — химическое соединение, которое не является ни реагентом, ни продуктом, но является промежуточным звеном между ними.

Реагент ⇄ Переходное состояние ⇄ Продукт

Для формирования переходного состояния требуется энергия. Эта энергия называется энергией активации или E _a. Чтение приведенной ниже диаграммы слева направо показывает прогресс реакции, когда реагенты проходят через переходное состояние и становятся продуктами.

Преодолевая барьер

Энергию активации можно рассматривать как барьер для химической реакции, барьер, который необходимо преодолеть. Если барьер высокий, немногие молекулы обладают достаточной кинетической энергией, чтобы столкнуться, сформировать переходное состояние и пересечь барьер. Реагенты с энергией ниже E _a не могут пройти через переходное состояние, чтобы вступить в реакцию и стать продуктами.

Катализатор работает, обеспечивая другой путь реакции, с более низким E _—.Катализаторы снижают энергетический барьер. Другой путь позволяет упростить перегруппировку связей, необходимую для превращения реагентов в продукты, с меньшим потреблением энергии. В любой заданный интервал времени присутствие катализатора позволяет большей части реагентов набрать достаточно энергии, чтобы пройти через переходное состояние и стать продуктами.

Пример 1. Процесс Габера
Процесс Габера, который используется для получения аммиака из водорода и азота, катализируется железом, которое обеспечивает атомные центры, на которых связи реагентов могут легче перестраиваться с образованием переходного состояния.

N _{2 (газ)} + 3H _{2 (газ)} ⇌ 2NH _{3 (газ)}

Пример 2: Ферменты
В нашем организме и в других живых существах ферменты используются для ускорения биохимических реакций. Фермент — это разновидность катализатора. Сложная жизнь была бы невозможна без ферментов, позволяющих реакциям протекать с подходящей скоростью. Формы ферментов вместе с местами на ферменте, которые связываются с реагентами, обеспечивают альтернативный путь реакции, позволяя конкретным молекулам объединяться, чтобы сформировать переходное состояние с пониженным энергетическим барьером активации.

На схеме ниже длинноцепочечный фермент обеспечивает места для молекул реагентов, которые собираются вместе, чтобы сформировать переходное состояние с низкой энергией активации.

Катализаторы не могут изменить положение химического равновесия — прямая и обратная реакции ускоряются, так что константа равновесия K _eq остается неизменной. Однако, удаляя продукты из реакционной смеси по мере их образования, на практике можно увеличить общую скорость образования продукта.

Что такое катализатор? (с иллюстрациями)

Катализатор — это любое вещество, которое ускоряет химическую реакцию. Он может быть органическим, синтетическим или металлическим. Процесс, при котором это вещество ускоряет или замедляет реакцию, называется катализом.

Ученые часто добавляют катализатор в химический раствор, чтобы вызвать реакцию.

Для любого процесса требуется энергия, известная как энергия активации. Без помощи катализатора количество энергии, необходимое для разжигания конкретной реакции, велико. Когда он присутствует, энергия активации снижается, благодаря чему реакция протекает более эффективно. Вещество обычно работает либо путем изменения структуры молекулы, либо путем связывания с молекулами реагентов, заставляя их объединяться, реагировать и выделять продукт или энергию. Например, для соединения газов кислорода и водорода с образованием воды требуется катализатор.

Катализаторы важны как в лаборатории, так и на производстве и в промышленности.

Без помощи катализатора химические реакции могут никогда не произойти или на их прохождение потребуется значительно больше времени. Когда происходит химическая реакция, сам катализатор не изменяется и не является частью конечного результата. В большинстве случаев его можно многократно использовать в последующих реакциях.

Иногда вместо ускорения реакции катализатор замедляет реакцию, которая обычно не происходит или происходит очень медленно.Этот тип вещества является отрицательным катализатором, который также называют ингибитором. Ингибиторы важны в медицине, где они имеют решающее значение при лечении психических заболеваний, высокого кровяного давления, рака и множества других проблем со здоровьем.

Катализатор используется в двух типах условий: химических или биохимических.Наиболее часто в биохимических реакциях используются ферменты. Ферменты — это узкоспециализированные белки, которые ускоряют определенные химические реакции. Они делают жизнь возможной. Например, фермент, содержащийся в слюне, при контакте расщепляет пищу для переваривания. Без этого человеку потребовались бы недели, чтобы переварить нашу пищу.

Катализаторы

также важны в лабораторных условиях, а также в производстве и промышленности.Одним из самых известных является каталитический нейтрализатор, который помогает предотвратить автомобильные выбросы и снизить расход топлива. Удобрения также являются катализаторами, ускоряющими рост растений.

Катализаторы ускоряют химическую реакцию. .Катализатор

| Примеры, определения и факты

Катализатор , в химии, любое вещество, которое увеличивает скорость реакции, но само не потребляется. Ферменты — это природные катализаторы, ответственные за многие важные биохимические реакции.

Полимеризация этилена по Циглеру-Натта

Полимеризация этилена по Циглеру-Натта Газообразный этилен закачивают под давлением в реакционный сосуд, где он полимеризуется под действием катализатора Циглера-Натта в присутствии растворителя.Суспензия полиэтилена, непрореагировавшего мономера этилена, катализатора и растворителя выходит из реактора. Непрореагировавший этилен отделяют и возвращают в реактор, а катализатор нейтрализуют промывкой спиртом и отфильтровывают. Избыточный растворитель извлекается из бани с горячей водой и рециркулируется, а сушилка обезвоживает влажный полиэтилен до его окончательной порошкообразной формы.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Подробнее по этой теме

Покрытие поверхности: катализаторы и осушители

Еще одним ключевым компонентом покрытий, используемых в низких концентрациях, являются катализаторы и осушители, которые помогают ускорить реакции образования пленки….

Большинство твердых катализаторов представляют собой металлы или оксиды, сульфиды и галогениды металлических элементов и полуметаллических элементов — бора, алюминия и кремния. Газообразные и жидкие катализаторы обычно используются в чистом виде или в сочетании с подходящими носителями или растворителями; твердые катализаторы обычно диспергированы в других веществах, известных как носители катализатора.

В общем, каталитическое действие — это химическая реакция между катализатором и реагентом, с образованием химических промежуточных продуктов, которые могут более легко реагировать друг с другом или с другим реагентом с образованием желаемого конечного продукта.Во время реакции между химическими промежуточными продуктами и реагентами катализатор регенерируется. Способы реакций между катализаторами и реагентами широко варьируются, и в твердых катализаторах часто бывают сложными. Типичными из этих реакций являются кислотно-основные реакции, реакции окисления-восстановления, образование координационных комплексов и образование свободных радикалов. В случае твердых катализаторов на механизм реакции сильно влияют свойства поверхности, электронная или кристаллическая структура. Некоторые твердые катализаторы, называемые полифункциональными катализаторами, способны взаимодействовать с реагентами более чем в одном режиме; бифункциональные катализаторы широко используются для реакций риформинга в нефтяной промышленности.

Катализируемые реакции составляют основу многих промышленных химических процессов. Производство катализаторов само по себе является быстрорастущим промышленным процессом.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

Каталитические процессы и их катализаторы
процесс	катализатор
синтез аммиака	утюг
производство серной кислоты	оксид азота (II), платина
крекинг нефти	цеолиты
гидрирование непредельных углеводородов	никель, платина или палладий
окисление углеводородов в автомобильных выхлопах	оксид меди (II), оксид ванадия (V), платина, палладий
Изомеризация н-бутана в изобутан	хлорид алюминия, хлористый водород

Что такое катализатор?

Катализатор можно определить как вещество, которое увеличивает скорость химической реакции. Катализатор может быть синтетическим, органическим или просто металлическим. Процесс, посредством которого конкретный катализатор увеличивает скорость конкретной реакции, называется катализом.

Концепция катализа
На самом деле, для возникновения любого процесса всегда требуется энергия, которая называется энергией активации. Для реагентов каждой реакции необходимо достичь этой энергии активации, чтобы превратиться в конечные продукты.Этот энергетический барьер реакции называется энергетическим барьером активации. Для одних только реагентов достижение этого барьера очень утомительно. Но когда катализатор присутствует в конкретной реакции, он снижает энергетический барьер активации. Итак, реакция происходит быстрее, чем раньше.
Катализатор ускоряет реакцию за счет изменения специфической структуры молекул реагента; это изменение заставляет молекулы реагента сталкиваться друг с другом с выделением энергии или продукта. Например, в нормальных условиях водород и кислород не взаимодействуют друг с другом, но в присутствии определенного катализатора они реагируют друг с другом с образованием воды.

Важность катализаторов
Из приведенных выше фактов можно предположить, что без помощи катализаторов химические реакции никогда не могут происходить или они могут длиться несколько лет. Во время каталитической химической реакции катализаторы не претерпевают значительных изменений в своей структуре и составе. Катализаторы не могут изменить характер конечного продукта. Обычно катализатор можно легко восстановить после реакции и повторно использовать для других реакций.

Отрицательные катализаторы
Есть также некоторые отрицательные катализаторы, которые снижают скорость протекающей реакции. Эти отрицательные катализаторы мешают нормальному функционированию обычных катализаторов конкретной реакции. Отрицательные катализаторы также можно назвать ингибиторами. Эти отрицательные катализаторы находят широкое применение в медицине. Они помогают замедлить различные вредные биохимические реакции.

Ферменты против катализаторов
Ферменты не следует путать с катализаторами.Ферменты также относятся к классу катализаторов, но они катализируют только биохимические реакции, поэтому их также называют биохимическими ферментами. На самом деле ферменты — это белковые молекулы, которые присутствуют в живых системах, но они не теряют своей способности катализа при извлечении из живых систем. Благодаря этой исключительной особенности они находят широкое применение в ферментационной промышленности. Ферменты гораздо более специфичны, чем катализаторы, и для правильной работы они зависят от строго оптимальных условий.

Важность ферментов
В живых системах ферменты играют решающую роль.Без ферментов жизнь невозможна. Например, в слюне человека присутствует фермент (амилаза). Этот фермент участвует в переваривании пищи, без его присутствия процесс переваривания одной еды займет миллиарды лет. Катализаторы
также очень важны в обрабатывающей промышленности и в лаборатории. Один очень важный тип катализатора — это «каталитический нейтрализатор»; этот катализатор участвует в предотвращении автомобильных выхлопов, тем самым снижая расход топлива.Фактически, различные удобрения также являются катализаторами, ускоряющими рост растения.

Категория: Химия .

Катализаторы BASF | Дом

Подразделение катализаторов BASF со штаб-квартирой в Изелине, Нью-Джерси, США, является ведущим в мире поставщиком экологических и технологических катализаторов. В группе работает более 5000 человек, на более чем 30 производственных площадках по всему миру.

Как глобальное подразделение BASF SE, Людвигсхафен, Германия, Catalysts предлагает исключительный опыт в разработке технологий, которые защищают воздух, которым мы дышим, производят топливо, которое питает наш мир, и обеспечивают эффективное производство широкого спектра химикатов, пластмасс и других материалов. продукты, включая современные аккумуляторные материалы.

Подразделение катализаторов BASF — лидер мирового рынка катализа.

Мы разрабатываем и производим мобильные катализаторы выбросов, а также технологические катализаторы и технологии для широкого круга клиентов по всему миру. Подразделение катализаторов также предоставляет услуги по закупке и продаже драгоценных металлов и сопутствующие услуги.Мы продолжаем расширять нашу ведущую роль в технологии катализаторов за счет непрерывных инноваций в процессах и продуктах. Ознакомьтесь с информационным бюллетенем Catalysts для получения дополнительной информации.

Непосредственная близость к нашим клиентам

По всему миру:
Ищете список наших производственных площадок, научно-исследовательских и технологических центров, главных офисов и штаб-квартир?

.Катализатор

— Викисловарь

английский [править]

Этимология [править]

Из катализа + -ист .

Произношение [править]

Существительное [править]

катализатор ( несколько катализаторов )

(химия) Вещество, которое увеличивает скорость химической реакции, но не расходуется в процессе.
- 1988 , Люберт Страйер Биохимия , 3-е издание, стр. 177
  Ферменты, катализаторы биологических систем, представляют собой замечательные молекулярные устройства, которые определяют характер химических превращений.
Кто-то или что-то, что способствует прогрессу или изменениям.
Экономическое развитие и интеграция служат катализатором мира.
- 1978 , Эрнест Джордж Швиберт, Форель , том 2:
  Утро было крещено моей первой чашкой кофе, свежесваренной на гравийном огне, пока они праздновали с более крепким Катализатор кисломолочного виски в чашках рыболовных жилетов.
- 2004 , Майкл Б. Орен, Шесть дней войны: июнь 1967 года и создание современного Ближнего Востока , стр. 76:
  Страх Израиля перед реактором, а не Египта, был сильнее катализатор для войны.
- 2006 , Писатели свободы, с Эрин Грууэлл, Дневник писателей свободы: как учитель и 150 подростков использовали писательство, чтобы изменить себя и окружающий их мир , Дневник 74
  Роза Паркс была настоящим катализатором перемен, и она была всего лишь одним человеком.Услышав о Розе Паркс и ее протесте, я понял, что у меня и всех учеников в классах г-жи Джи есть надежда на то, чтобы действительно стать катализатором , катализатором перемен, .
- 2014 8 августа, Руперт Кристиансен, «Правда о фальцетах» [версия для печати: 12 августа 2014 г., с. R8] », в The Daily Telegraph (Review) ^[1]:
  Он [контртенор Энтони Рот Констанцо] также любит быть катализатором , благодаря которому опера обогащает другие формы искусства: недавно он сотрудничал с японцами. актеры кабуки, а в ближайшем будущем — проект с танцорами из New York City Ballet.
(литература) Подстрекательский инцидент, который приводит в движение очередной конфликт.
(автомобильный) Каталитический нейтрализатор.

Синонимы [править]

Антонимы [править]

(то, что побуждает к изменениям): ингибитор
(то, что усиливает или ускоряет): демпфер

Производные термины [править]

Переводы [править]

Вещество, которое увеличивает скорость химической реакции, но не расходуется в процессе

кто-то или что-то, что помогает или поощряет прогресс или изменение

См. Также [править]

Зачем нужен катализатор в машине

Многие начинающие автомобилисты не знают, зачем нужен катализатор в выхлопной системе машины.

Это устройство отвечает за очистку выхлопных газов, окисляя остаточные вредные вещества, содержащиеся в них. Конструктивно оно представляет собой контейнер, в котором размещено множество сот.
Существует 2 типа: керамические и металлические. Первые дешевле, вторые надежней и, соответственно, дороже.

Сотовая структура необходима, чтобы увеличить площадь соприкосновения выхлопных газов с поверхностью. Сверху соты покрыты платиноиридиевым составом – химическим катализатором. При контакте с ними СО, NO, NO₂ и СН, то есть окись углерода, оксиды азота и углеводороды, окисляются и превращаются в безвредные для экологии углекислый газ (CO₂), воду (H₂O) и азот (N₂) с примесями. При этом выделяется большое количество тепла, которое благотворно сказывается на прохождении реакции. Рабочая температура каталитического нейтрализатора может достигать 800° С. Кроме того, он является еще и пламегасителем, так как разбивает струю выхлопных газов.

При нормальных условиях эксплуатации в автомобиле катализатор прослужит от 60 до 150 тыс. км пробега. После этого его необходимо менять, так как по сути это фильтр, который постепенно изнашивается. Старый прибор вы можете сдать нашей компании.

Возможные негативные последствия использования катализатора

Многие задаются вопросом, зачем нужен катализатор в выхлопной системе автомобиля, если он уменьшает мощность двигателя? На практике это оказывается не более, чем предположением. Общая площадь внутренних поверхностей рабочего нейтрализатора может достигать 2 тыс. км², но на работу мотора это никак не влияет. Однако неисправное приспособление, в котором соты осыпались или расплавились, действительно снижает мощность и может повлечь за собой другие пагубные для двигателя последствия. Поэтому рекомендуется вовремя его менять.

Основные признаки неисправности катализатора:

ослабление разгонной динамики;
проблемы с запуском мотора;
уменьшение максимальной скорости;
выхлопные газы имеют запах сероводорода.

Главной причиной выхода из строя является использование некачественного топлива. Высокое содержание в нем этила провоцирует выгорание каталитического слоя в конвекторе и циркониевого напылении в лямбда-зонде. При сгорании такого бензина выделяется тетраэтилсвинец, который практически сразу расплавляет соты. Проходимость выхлопных газов снижается, в результате чего и возникают неполадки.

Также керамические устройства часто ломаются из-за физических повреждений, полученных на дороге. Банальное попадание в выбоину или удар камнем, отброшенным колесом, может раздробить соты внутри. Кроме того, попадание влаги на разогретый керамический катализатор тоже повлечет разрушение сот.

Сбои в системе зажигания двигателя вызывают повреждения внутренней структуры. При неудачном зажигании бензин, который не сгорел, накапливается в выпускном канале. Когда двигатель запускается, то происходит топливный микровзрыв, силы которого достаточно для разрушения сот.

При попадании масла и охладительной жидкости в камеру сгорания, а значит в выхлопную систему, происходит забивание сот, что в итоге снижает проходимость к минимуму. Нельзя допускать, чтобы мотор длительное время работал на холостом ходу.

Как сохранить работоспособность катализатора надолго?

Чтобы снизить вероятность попадания топлива внутрь камеры катализатора нужно:

при 2-3 неудачных попытках запуска двигателя сделать паузу в несколько минут, чтобы скопившееся топливо успело испариться;
не использовать автомобиль, если одна из свеч зажигания не работает или высоковольтный кабель пробит;
избегать запуска «с толкача»;
отключать реле топливного насоса при необходимости проверить или починить электрическое оснащение машины.

Важно использовать только высококачественное топливо, а при выявлении неполадок обращаться за помощью к специалистам или решать проблему собственными силами. Стоит новый катализатор недешево из-за того, что в составе напыления редкие и дорогие материалы, а если его просто вырезать, то такая машина не пройдет ТО.

Езда без катализатора связана с повышенными выбросами вредных веществ, что противоречит действующим экологическим нормативам.

Если все же катализатор вашего автомобиля пришел в полную негодность, не выбрасывайте его, а свяжитесь с нашей компанией по указанным ниже контактам — мы сами его вывезем и утилизируем, а вам предложим за него хорошую цену.

Катализатор победы: как революция в промышленности принесла химикам Нобелевку

Согласно официальному сообщению Нобелевского комитета, Бенджамин Лист из Германии и Дэвид Макмиллан из США получили премию «за развитие асимметричного органокатализа». За этой сухой формулировкой скрывается технология, перевернувшая химическую и фармацевтическую промышленность.

Быстрая реакция

Скорость реакции важна не только бойцу, но и химику. Именно поэтому таким спросом пользуются катализаторы — вещества, которые ускоряют химическую реакцию, но сами не расходуются в ней. Без них невозможна сама жизнь: практически все биохимические реакции идут с участием белков-катализаторов (так называемых ферментов). Без этих «ускорителей» трудно представить и химическую промышленность. Они применяются в производстве топлива, материалов, лекарств, пищевых добавок, удобрений и т. д. По некоторым оценкам, 35% мирового ВВП так или иначе создаются благодаря химическому катализу.

Вплоть до самого конца XX века химикам было известно только два типа катализаторов — металлы и белки. Однако крупные (сотни и тысячи атомов) и сложно устроенные молекулы белков почти невозможно синтезировать. Выделять же ферменты из живых организмов — крайне дорогое удовольствие. Так что для промышленного использования оставались только металлические катализаторы.

Реклама на Forbes

Однако с ними связано несколько проблем. Во-первых, многие из этих металлов драгоценны или экологически небезопасны. Во-вторых, некоторые из них работают лишь в отсутствие влаги и кислорода, а этого трудно добиться при массовом производстве.

Еще одна проблема связана с так называемыми оптическими изомерами. Что это такое? Многие молекулы, особенно органические, имеют сложную и асимметричную пространственную структуру. Они существуют в двух вариантах, являющихся зеркальными отражениями друг друга, словно правая и левая ладонь. Подобные двойники называются оптическими изомерами одного и того же вещества.

Большинство химических реакций, которые можно встретить в неживой природе и технике, не различают «правые» и «левые» молекулы. А вот живые организмы в этом отношении очень избирательны. Биологическое действие одного из двойников может быть совсем непохожим на эффект другого. Так, один из оптических изомеров лимонена имеет запах лимона, а другой — апельсина.

Эта разница может быть далеко не безобидной, как показывает трагическая история талидомида. Этот препарат появился на рынке в 1957 году в качестве успокоительного. Его назначали в том числе беременным женщинам. В результате несколько тысяч детей умерли во время родов или получили тяжелую врожденную инвалидность (в частности, многие родились без рук). Оказалось, что только один из оптических изомеров лекарства обладает терапевтическим действием, а другой вредит развитию плода. По трагической случайности безопасность действующего вещества была исследована только на одном его изомере, а при массовом производстве препарата получались оба. После этого случая правила лицензирования лекарств были пересмотрены.

Неудивительно, что пищевая и фармацевтическая промышленность нуждается в катализаторах, ускоряющих синтез только «правой» или, наоборот, «левой» версии вещества. Однако металлические катализаторы с этим справляются плохо. Ферменты, напротив, отлично умеют различать «зеркальные копии» и ускорять синтез только одного из оптических изомеров.

Третий путь

Неудивительно, что многие химики пытались получить искусственные ферменты, катализирующие нужные реакции. Среди них был и Бенджамин Лист.

Будущий лауреат задумался о том, как вообще работают ферменты. Известно, что многие из них содержат атомы металлов, но другие — нет. Как же происходит «безметаллический» катализ?

Молекула белка — это длинная цепочка, состоящая из звеньев-аминокислот, словно поезд из вагонов. Фермент может состоять из множества аминокислотных звеньев, но, по сути, в процессе участвует лишь небольшой участок молекулы, содержащий несколько аминокислот. Лист задал естественный вопрос: могут ли аминокислоты работать катализаторами, если не входят в состав белка? Может быть, они сохранят это свойство в составе куда более простой молекулы, а то и в чистом виде?

Химик знал, что еще в начале 1970-х годов экспериментаторы пробовали в качестве катализатора аминокислоту пролин. Эти исследования не получили развития, так что будущий лауреат предполагал, что с пролином ничего не получилось. Но на всякий случай он решил попробовать сам. К его удивлению, аминокислота действительно оказалась хорошим катализатором определенных реакций, притом избирательным — из двух оптических изомеров один синтезировался куда чаще другого.

Пролин — это очень дешевое в производстве и экологически чистое вещество. В отличие от своих предшественников Лист сразу понял, какие перспективы сулят такие катализаторы.

В это же время над органическими катализаторами работал и Дэвид Макмиллан. Он стремился создать вещества, которые взаимодействовали бы с электронами так же, как металлические катализаторы. Исследователь пришел к выводу, что для этого соединение должно быть способно образовать ионы иминия. Химик опробовал несколько подходящих веществ, и они действительно сработали. Некоторые молекулы оказались еще и весьма избирательными к оптическим изомерам.

Лист и Макмиллан опубликовали свои результаты практически одновременно, в 2000 году. К слову, именно Макмиллан ввел термин «органокатализ», подчеркивая, что речь может идти не о единичных примерах, а о новом большом классе катализаторов.

Он оказался абсолютно прав: поиск и внедрение новых органокатализаторов успешно идет до сих пор. Но Лист и Макмиллан остаются лидерами в этой области. Они разработали множество соединений, ускоряющих многие важные реакции.

Органические катализаторы лишены недостатков металлических. Многие из них дешевы, нетоксичны, прекрасно работают в присутствии кислорода и воды и различают оптические изомеры. Последнее свойство особо подчеркнуто в официальной формулировке: премия присуждена «за развитие асимметричного органокатализа».

У органических катализаторов есть и еще одно преимущество, присущее ферментам, но не металлам. Зачастую можно поместить в реактор несколько органокатализаторов с тем, чтобы один из них ускорял первый этап химического процесса, другой — второй этап и так далее (это так называемые каскадные реакции). С металлическими катализаторами так не получается: после каждого этапа приходится извлекать и очищать продукт промежуточной реакции, что дорого и ведет к образованию дополнительных отходов.

Реклама на Forbes

Преимущества органокатализа можно продемонстрировать на примере синтеза стрихнина (этот опасный яд иногда применяется для борьбы с грызунами). Природный источник стрихнина — экзотическое растение, что делает препарат весьма дорогим. Разумеется, химики много работали над синтезом стрихнина. Впервые он удался в 1952 году. При этом использовалось 29 химических реакций, и лишь 0,0009% исходных реагентов превратились в стрихнин, остальные стали отходами. В 2011 году синтез стрихнина повторили с помощью органокатализаторов и каскадных реакций. При этом потребовалось всего 12 шагов, и процесс стал в 7000 раз эффективнее.

Но, конечно, это лишь отдельный пример. Сегодня органические катализаторы используются в производстве многих тысяч веществ, а в будущем они наверняка будут применяться еще шире.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Катализ — обзор | Темы ScienceDirect

3.1 Введение

Катализ часто проводят с материалами в наноразмерном режиме, и, таким образом, высокие достижения науки о катализе за последние несколько десятилетий могут быть тесно связаны с разработками в области нанотехнологий. Наука о катализе растет в геометрической прогрессии по мере того, как новые методы и стратегии для производства функционально продвинутых и структурно сложных катализаторов входят в арсенал как химиков, так и инженеров.Мокрая химия и используемые в ней синтетические инструменты и методы оказались полезными платформами для выполнения наиболее важной задачи в науке о катализе, разработки и производства активных и селективных катализаторов.

Сложность — один из ключевых элементов, которые у природы были за миллионы лет, чтобы развить свои ферментативные каталитические схемы. За счет усложнения химии и структуры ферментов в живых клетках достигается беспрецедентный уровень каталитической селективности. Это схема, которая должна быть смоделирована в науке о катализе и, следовательно, может быть реализована с помощью методов и стратегий в наборе инструментов нанотехнологии.Конечная цель — получить востребованные химические вещества со 100% селективностью и максимально возможной каталитической эффективностью. Путь к этой цели лежит через химическую и структурную сложность, которая достижима с помощью коллоидной химии.

Здравый смысл подсказывает нам, что координация и кристаллографическое завершение ансамблей на поверхности должны каким-то образом диктовать каталитическое действие, что часто считается само собой разумеющимся в гетерогенном катализе. Основные вопросы заключаются в том, как эти молекулярные факторы превращаются в их микроскопические аналоги и как их можно использовать для дальнейшего улучшения каталитических свойств.Факторы, проявляющиеся в микроскопическом мире, — это размер, морфология, состав и архитектура. Размер и морфология частиц сильно коррелируют с координацией и кристаллографическим завершением, в то время как состав и архитектура являются проявлениями поверхностного ансамбля.

Размер, морфология, состав и архитектура наночастиц теперь можно контролировать с такой высокой однородностью, что катализаторы, изготовленные из таких наночастиц, демонстрируют уникальные каталитические свойства, которые до сих пор невозможно было наблюдать. В результате были зарегистрированы многочисленные примеры улучшенных каталитических свойств и даже тенденций в каталитическом поведении для широкого спектра каталитических реакций за годы, последовавшие за революцией в нанотехнологиях.

Мокрая химия, однако, не безгранична по своим возможностям и возможностям; например, в настоящее время он не предлагает какого-либо жизнеспособного синтетического решения для производства сверхмалых частиц, которые пока еще не интегрированы в единую картину химии коллоидов, поверхности и межфазной границы.Другой путь, по которому коллоидная химия не может обеспечить, — это общие синтетические пути получения монометаллических или многокомпонентных наночастиц оксифильных элементов, которые обычно относятся к переходным металлам первой и ранней групп. Наконец, роль покрывающих и направляющих веществ агентов не установлена. Хотя можно утверждать, что лиганды могут использоваться в пользу гомогенного катализа в гетерогенной схеме, это еще предстоит продемонстрировать и поместить в общий и систематический контекст, который аналогичен одноцентровым металлоорганическим катализаторам.

Определение характеристик in situ — это вход в динамичный мир катализа. Это особенно важно с точки зрения коллоидно-химического синтеза, потому что коллоидно полученные наночастицы обычно кинетически захватываются в своих синтезированных формах и, таким образом, являются метастабильными в условиях давления, температуры и времени каталитических реакций. Точно так же оксиды с большой площадью поверхности, часто используемые в качестве сокатализаторов и носителей, а также продукты сольвотермического синтеза, подвергаются кристаллографическим и морфологическим превращениям в термических условиях и в условиях химически активного газа.В конце концов, катализ — это динамический процесс, который имеет тенденцию изменять поверхностные и объемные свойства нанокатализаторов.

Инструменты и методы in situ служат для определения молекулярных факторов, управляющих каталитическими процессами, и помогают понять их связь с каталитическими свойствами и механизмом реакции в условиях, подходящих для катализа. Поверхностная чувствительность, элементный и химический состав, а также высокое пространственное и временное разрешение являются ключевыми характеристиками идеального зонда in situ. Тем не менее, не существует технологии, позволяющей удовлетворить все эти потребности одновременно.Серьезной задачей является разработка методов, которые позволили бы исследовать отдельные каталитические центры и измерять отдельные каталитические события и обороты реакций, которые ожидают внимания ученых в этой области.

Комбинаторные стратегии необходимы для оценки бесконечно большого пула нанокатализаторов, которые благодаря коллоидной химии становятся доступными для катализа. На сегодняшний день комбинаторная методология коллоидной химии неизвестна, а общие протоколы производства нанокатализаторов не разработаны.В этом направлении коллоидный синтез наночастиц с компьютерным управлением является развивающейся областью, находящейся в зачаточном состоянии, и имеет потенциал стать движущей силой как коллоидной химии, так и ее приложений в области катализа.

В этой главе книги рассматриваются вопросы о том, какую пользу в области катализа принесла коллоидная химия, и какие задачи ждут дальнейшего прогресса и развития этой области. В первой части будут представлены молекулярные факторы катализа, связанные с размером, морфологией, составом и архитектурой наночастиц коллоидной химии.Во второй части будут обсуждаться примеры корреляций структур-функций за последнее десятилетие с использованием химически приготовленных нанокатализаторов в широком диапазоне каталитических реакций. Также в этой части используются инструменты и методы in situ, такие как рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия при атмосферном давлении (APXPS), спектроскопия поглощения рентгеновских лучей in situ (XAS) и просвечивающая электронная микроскопия in situ / окружающей среды (ETEM) Будет объяснена химия поверхности и области катализа. В последнем разделе будут представлены грандиозные задачи мокрого химического синтеза в отношении единой и обобщенной картины нанокатализа, которая еще не наступила.

Что такое катализатор? | Обзор химии [видео]

Привет, и добро пожаловать в видео о катализаторах! Катализаторы бывают всех форм и размеров, но в конечном итоге все они выполняют одну и ту же задачу: ускорять химические реакции. Итак, чтобы действительно понять, как работают катализаторы, нам нужно сделать быстрый обзор кинетики. Затем мы поговорим о различных типах катализаторов и посмотрим, как они могут влиять на скорость реакции. Давайте начнем!

Начнем с обзора химических реакций.Есть две основные вещи, которые мы хотим знать о любой данной реакции. Во-первых, мы хотим узнать степень реакции. Другими словами, мы хотим знать, когда реакция закончится и сколько продукта у нас будет. Это подпадает под изучение термодинамики. Во-вторых, мы хотим знать, как быстро будет развиваться реакция. Это подпадает под кинетику.

Реакции могут быть невероятно сложными, с множеством переходных состояний и промежуточных продуктов, но пока мы сосредоточимся на довольно простой теоретической реакции.

Обратите внимание, что для этой реакции наши реагенты имеют больше энергии, чем наши продукты. Это говорит нам о том, что реакция высвобождает энергию по пути, а это означает, что изменение энтальпии отрицательное, а реакция экзотермическая. Это термодинамика реакции, которая напрямую влияет на равновесие, другими словами, сколько реагента в конечном итоге превратится в продукт.

Теперь обратимся к кинетике реакции. По мере того как реагенты превращаются в продукты, энергия системы увеличивается, поскольку связи начинают растягиваться и разрываться, достигая пика в высокоэнергетическом переходном состоянии, прежде чем достичь своей новой низкоэнергетической конфигурации.Высота этого барьера является энергией активации и определяет скорость реакции k.

Чем больше барьер, тем медленнее реакция и наоборот.

Так где же катализаторы во всем этом? Что ж, когда мы говорим об ускорении реакции, мы говорим об изменении энергии активации или создании альтернативного пути с более низкой энергией. Именно это и делают катализаторы!

В нашей простой координате реакции, если мы добавим катализатор, он либо снизит энергию переходного состояния, либо предоставит альтернативный механизм реакции, который может быть более сложным, но все же имеет более низкую общую энергию активации.

Важно отметить, что катализаторы не изменяют энергию реагентов или продуктов, поэтому они не влияют на термодинамические характеристики реакции, такие как энтальпия или константа равновесия . То есть, добавляя катализатор, вы не получите больше продукта, вы просто получите его намного быстрее. Мы можем перефразировать это, включив в него концепцию равновесия. Помните, что большинство реакций достигают равновесия с некоторым постоянным количеством продукта и реагента, где скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.Когда катализатор снижает энергию активации, он снижает ее как для прямой, так и для обратной реакции. Таким образом, по мере того, как мы ускоряем прямую реакцию, мы также ускоряем обратную реакцию, быстрее приводя к равновесию.

Обратите внимание, что, поскольку катализаторы не изменяют реагенты или продукты, они не участвуют в чистой реакции, что означает, что они не изменяются химически или физически в процессе. Другими словами, они регенерируют после каждого использования и могут двигаться дальше и помогать другому реагенту.Следовательно, катализаторы добавляются в нестехиометрических количествах, а это означает, что вам не нужен катализатор на каждый моль реагента. Это одна из тех вещей, где маленькое действительно имеет большое значение. А поскольку они не являются частью чистой реакции, вы обычно видите катализаторы, перечисленные над стрелкой реакции в химических уравнениях.

Теперь, когда мы рассмотрели теорию действия катализаторов, давайте посмотрим, как они выглядят и когда используются.

Как я упоминал ранее, катализаторы бывают всех форм и размеров.Например, синтетические катализаторы в целом делятся на две категории, гетерогенные и гомогенные, термины, относящиеся к их фазам. Гомогенные катализаторы существуют в той же фазе, что и реагенты. В органическом синтезе кислоты, основания и комплексы переходных металлов часто используются для катализа реакций в фазе раствора. Это особенно важно в производственных процессах. Например, иридиевый катализатор используется в крупномасштабном производстве уксусной кислоты.Катализатор находится в растворе с реагентами и регенерируется после каждого цикла.

И наоборот, гетерогенных катализаторов существуют в отдельной фазе от реагентов. Эти катализаторы часто представляют собой твердые вещества, которые катализируют реагенты в газовой или жидкой фазе. Например, при массовом производстве аммиака из газообразных азота и водорода твердое железо и оксиды калия и алюминия катализируют в противном случае очень медленную реакцию.

Этот механизм показывает, как поверхность железа обеспечивает место для стабилизации азота и водорода при их расщеплении на отдельные атомы.

Как видите, без катализаторов многие химические вещества, которые мы ежедневно используем в сельском хозяйстве, фармацевтике и в домашних условиях, были бы недоступны!

Хорошо, прежде чем мы продолжим, давайте рассмотрим вопрос для быстрого обзора:

Верно или неверно: катализаторы не изменяют энергию реагентов или продуктов.

Правильный ответ — Верно! Катализаторы могут либо понижать энергию переходного состояния, либо обеспечивать альтернативный механизм реакции, но они не изменяют энергию реагентов или продуктов.

Надеюсь, этот обзор был полезен! Спасибо за просмотр и удачной учебы!

Что является катализатором в вашем письме? | автор: Iustina Ikert

И как его построить?

Фото Алены Гуменюк на Unsplash

У вас есть авторский рецепт? Искренне приготовленное блюдо, которое вы готовите для своих близких, или когда вам нужна комфортная еда, чтобы успокоить ваш разум и душу? Бьюсь об заклад, вы. Знаете ли вы, что делает ваш рецепт таким особенным, что, когда ваша семья или друзья думают о нем, они мгновенно связывают вас с ним? Это ингредиенты, которые вы добавляете.И, конечно, любовь, можно сказать.

Но, в частности, это один элемент. Одна специя. Один секретный ингредиент, который сочетается со всеми остальными и преображает все блюдо. Единственный катализатор, который раскрывает все остальные вкусы и создает красивое и сбалансированное блюдо.

Нет. У нас нет кулинарных уроков.

Но просто попытка раскрыть один ингредиент — катализатор — в ваших текстах, который выявляет все остальные элементы вашей истории, раскрывая их истинную красоту и силу.Что, если бы вы могли легко определить катализатор в каждой из историй, которые пишете, и очаровать аудиторию красиво сбалансированным содержанием? Было бы замечательно, правда?

Итак, читайте дальше.

Обычно определяется в Словаре Merriam-Webster как «вещество, которое позволяет химической реакции протекать обычно с большей скоростью или в других условиях [..], чем это возможно в других случаях» , катализатор — это элемент, который ускоряет химическую реакцию. реакция, не изменяясь в конце процесса.Не вдаваясь в химию слишком много, катализатор — это элемент, который предлагает альтернативный путь для всех других элементов, чтобы реагировать, преодолевать свое переходное состояние и становиться продуктами. Это один из мощных элементов. Разве вы не сказали? По этой причине этот термин используется не только в химии, но и в других областях.

Определяемый Wiktionary.org как «провоцирующий инцидент, приводящий в движение последовательный конфликт» , литературный катализатор является одним из наиболее важных элементов в рассказе.Фактически, без него не было бы истории. Позволь мне объяснить.

Литературный катализатор может принимать разные формы. Вы наверняка заметили это в прочитанных книгах. Иногда это так просто, как встреча двух персонажей, и их встреча навсегда меняет их судьбу и вовлекает в невообразимые приключения. А иногда это загадочное преступление, которое определяет удивительное множество сцен, вовлекая персонажей в серию неожиданных событий.

«Никогда не угадаешь, когда одно, казалось бы, несвязанное событие может стать катализатором, запускающим цепочку синхронных событий […].”, Андреа Геглейн

Проще говоря, катализатором в истории является тот момент, который определяет начало действия: начало войны, убийство, столкновение, нужный человек в нужном месте или, напротив, , не тот человек, не в том месте. Катализатором не всегда бывает событие. Это также может быть персонаж в вашей истории, который будет влиять на всех других персонажей и продвигать действие вперед. Катализатор может быть как положительный, так и отрицательный. Подумайте о книгах, которые вы читаете.Можете ли вы определить катализатор в этих историях?

Независимо от своей природы, этот элемент навсегда меняет будущее развитие всех других элементов истории. Но, как и в химии, литературный катализатор остается неизменным на протяжении всей истории. Это тот единый элемент, который влияет на персонажей, действия и начало истории.

Просто: да, это так. Все книги, которые вы любили, истории, которые вы лелеяли, ненавидели, обсуждали и рецензировали, были бы ничем без катализатора, который объединял бы их, задавал действие, позволяя им раскрыть всю красоту и сложность своих персонажей.Когда вы пишете художественную литературу или нет, помните об этом центральном элементе и опирайтесь на него.

«Не робей. Вы писатель, используйте свою роль, проверьте ее, сделайте что-нибудь из нее. Настали решающие времена; все переворачивается с ног на голову. Участвуйте, присутствуйте », Елена Ферранте

Катализатор, или иногда называемый провоцирующим инцидентом, запускает и задает течение вашей истории. Все события, которые последуют за этим инцидентом, будут напрямую определяться им. Следовательно, это определяющий элемент вашей истории.

Как правило, существует три типа литературных катализаторов:

Причинная

Когда провоцирующий инцидент состоит из преднамеренного выбора персонажа.

Совпадение

Когда катализатор возникает случайно, случайно и персонаж правильный человек в нужном месте или неправильный человек в неправильном месте .

Неоднозначно

Подстрекательский инцидент открыт для интерпретации, и читателю предоставляется его вообразить, или катализатор раскрывается на заре истории.

Мы все узнали, что традиционно у истории есть начало, середина и конец. И если мы подумаем об основной драматической структуре, взятой у древних греков, это именно то, что вам нужно.

Но это еще не все.

В середине девятнадцатого века немецкий драматург Густав Фрейтаг определил повествовательную структуру из пяти актов, так называемую пирамиду Фрейтага, состоящую из пяти актов:

Exposition

Подстрекательский инцидент / катализатор, который настраивает историю и определяет другие элементы для взаимодействия.

Растущее действие

Все препятствия, которые встречаются при попытке разрешить инцидент)

Кульминация

Самая высокая точка напряжения в истории.

Падение

Результат кульминации.

Рассвет

Развязка рассказа.

Как видите, катализатор в истории — это один из важнейших элементов пирамиды, определяющий все развитие истории, а также путь и действия персонажей. Некоторые считают, что он лучше подходит для написания трагедий, другие находят его основу полезной в повседневном сочинении.

Не все из нас пишут художественную литературу, можно сказать.

Действительно.

Тем не менее, универсальность пирамиды Фрейтага позволяет вам в равной степени использовать эту структуру для написания научной литературы. Вкратце, вот как это сделать.

Exposition / Catalyst

Для документальной литературы катализатором может быть элемент, который зажег искру вашего творчества, или внешний элемент, который создал проблему, над которой нужно действовать, и побудил вас отреагировать.Например, если вы пишете рассказ о времени для писателей, было бы предпочтительнее изложить проблемы, с которыми писатели сталкиваются по этой конкретной теме.

Растущее действие

Это та часть, где вы объясняете, почему ваша история важна при рассмотрении инициирующего инцидента в самом начале.

Кульминация

Как вы уже определили « почему?» в вашем рассказе и необходимость обратиться к предмету, теперь настал момент выявить решения, инструменты, ссылки и все, что может быть полезно в решении первоначальной проблемы, которую вы указали.

Падающее действие

После того, как вы предложите решения, инструменты и подходы к исходному вопросу, вы должны подкрепить свою историю достоверными сведениями, такими как данные, исследования (или что-то еще), которые могут принести вашим читателям ценную информацию.

Рассвет

Заключительный акт вашей истории, когда вы делаете выводы и глубоко общаетесь со своими читателями, снова подчеркивая важность, применимость и необходимость вашей истории в раскрытии провоцирующего инцидента.

Когда вы создаете катализатор в своей истории и, кажется, изо всех сил пытаетесь найти идеальный поворот, неожиданное событие, которое будет формировать вашу историю так, как вы его себе представляли, вы определенно можете использовать другой тип катализаторов.

Катализаторы творчества

Поскольку вам нужна вся помощь во время творчества, есть несколько элементов, которые помогут вам очистить голову и создать у вас настроение письма, а также улучшат процесс письма.

Эти катализаторы творчества призваны оживить ваше творчество. Просто чтобы назвать несколько, вы можете найти себе уютное место для письма, составить контрольные списки для своего прогресса в письме или, если у вас есть творческий блок, просто выполните несколько творческих упражнений (помогает даже рисование — или творческая игра, например, 30 творческих кружков ). Или просто возьмите кофе или немного шоколада. И создайте захватывающий катализатор своей истории.

Трехкомпонентный катализатор l Umicore Automotive Catalysts

Работа трехкомпонентного катализатора

Трехкомпонентный катализатор окисляет загрязнители выхлопных газов — как углеводороды (HC), так и окись углерода (CO) — и восстанавливает оксиды азота (NO _x) до безвредных компонентов: воду (H ₂ O), азот (N _{). 2}) и диоксид углерода (CO ₂).

В зависимости от условий эксплуатации двигателя и состава выхлопных газов степень конверсии выше 98% может быть достигнута при условиях, близких к стехиометрическим (лямбда-коэффициент). Необходимые условия реакции могут быть достигнуты менее чем через минуту за счет принятия специальных мер по холодному запуску, особенно быстрого нагрева выхлопных газов после запуска двигателя. Это особенно важно для езды по городу, для которой характерны частые старт-стопы.

Лямбда-регулируемые трехкомпонентные катализаторы

В трехкомпонентных катализаторах с лямбда-контролем параллельно катализируются следующие три основные реакции.

2 НО + 2 переключающих контакта → N ₂ + 2 переключающих контакта ₂
2 CO + O ₂ → 2 CO ₂
2 C ₂ H ₆ + 7 O ₂ → 4 CO ₂ + 6 H ₂ O

Высокие степени конверсии для всех трех реакций могут быть достигнуты в стехиометрическом выхлопном газе с так называемым составом лямбда-1. Лямбда описывает массовое отношение воздуха к топливу во время сгорания и немного зависит от состава топлива / октанового числа (ON).Для ON 95 лямбда 1 равна 14,7; для ON 91 это число переместится в 14,8.

Особенно бедные отклонения (т. Е. Лямбда> 1, избыток кислорода) быстро приводят к значительному снижению конверсии NO _x. Таким образом, баланс между катализатором и лямбда-контролем абсолютно необходим, чтобы гарантировать высокий уровень конверсии в течение всего срока службы автомобиля.

Характеристики преобразования TWC:
(например, Pd / Rh TWC)

Узкий диапазон соотношения воздух-топливо с высокой степенью конверсии всех регулируемых газовых компонентов.

NO

_x адсорбер для автомобилей, работающих на бензине

Принцип работы адсорберов NO _x для бензиновых транспортных средств сравним с механизмом, уже описанным в разделе «Адсорбер дизельного топлива NO _x». Различия могут быть реализованы в рабочих условиях, особенно при более высокой температуре выхлопных газов и другом составе выхлопных газов — более низком содержании кислорода — для бензиновых двигателей.

Это может привести как к корректировке составов покрытия, так и к корректировке стратегий управления двигателем.

Что такое катализатор? | Блог словаря Macmillan

Происхождение слова

С точки зрения значения вещества, которое «ускоряет химическую реакцию, но само остается неизменным» (2), катализатор использовался в английском языке в 1902 году и, похоже, был образован по аналогии с словом «аналитик»: так точно так же, как аналитик был получен из анализа и анализа , катализатор был получен из катализатора и катализ .

К 1943 году катализатор вышел за рамки своего первоначального узкого значения в отношении химии и стал использоваться в более общем, метафорическом смысле (1).

Прилагательное катализатор — это катализатор . Греческий корень слова Catalytic состоял из комбинации «ката», что означает «вниз», и «lyein», что означает «ослабление». Это слияние привело к появлению «каталийин», что означает «растворяться», и, в конечном итоге, «каталитикос», «способность растворяться». Латинизированная форма греческого «каталитикос» была записана в 1836 году.

Родственные слова: катализ, катализатор, каталитический, каталитический .

Примеры

«Заместитель начальника сил обороны Австралии, вице-адмирал Раймонд Григгс, сказал, что прошлогодние свидетельства послужили« очень важным катализатором перемен »». Guardian. 6 марта 2017: Кристофер Кнаус. Разоблачения злоупотреблений в отношении курсантов австралийских военных были «катализатором перемен». (1)

«Подобно тому, как Золушка из бедного подростка превратилась в великолепную принцессу с помощью небольшого волшебства, ученые Университета им. Аргоннская национальная лаборатория Министерства энергетики США превратила обычный металл в полезный катализатор для широкого класса реакций, роль которого раньше отводилась дорогим драгоценным металлам ». Science Daily. 26 мая 2017 г .: Ученые превращают ванадий в полезный катализатор гидрирования. (2)

«В этот день 1895 года: запускается катализатор кончины Оскара Уайльда». Телеграф. 3 апреля 2017 года: Доминик Селвуд. Статья . (1)

Определение

1.кто-то или что-то, что заставляет что-то происходить или изменять
2. вещество, которое вызывает более быструю химическую реакцию, но не влияет на себя. Фермент — это разновидность катализатора.

Посмотреть полное определение в словаре Macmillan

Понимание катализа — Обзоры химического общества (RSC Publishing)

Подавляющее большинство химических соединений подверглось по крайней мере одной каталитической стадии во время синтеза. Хотя общеизвестно, что катализаторы увеличивают скорость реакции за счет снижения энергии активации, часто неясно, как катализаторы достигают этого.В этом обзоре учебного пособия объясняются некоторые фундаментальные принципы катализа и то, как изучаются механизмы. Диссоциация муравьиной кислоты на H ₂ и CO ₂ служит для демонстрации того, как молекула воды может открыть новый путь реакции при более низкой энергии, как погружение в жидкую воду может повлиять на распределение заряда и энергетику, а также чем катализ на металлических поверхностях отличается от катализа в газовой фазе. Обсуждаются обратимость каталитических реакций, влияние предварительного равновесия адсорбции и компенсирующие эффекты энтропии и энтальпии адсорбции на параметры Аррениуса.Показано, что на эти параметры влияет гибкость каталитического центра и динамика остаточного субстрата на поверхности. Объясняются принцип Сабатье оптимальной адсорбции подложки, избирательность формы в порах молекулярных сит и эффект поляризации на границе раздела металл-подложка. Наконец, показано, что приложение напряжения смещения в электрохимии предлагает дополнительный параметр для стимулирования или подавления реакции.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй снова? .