稀土催化資料：剪除汽車的“黑尾巴”

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　　翁端教授和他的團隊研發(fā)的“稀土催化材料及在機動車尾氣凈化中的運用”獲2009年度國家科技先進二等獎

　　據(jù)德國一家汽車市場調(diào)研機構(gòu)猜測，寰球汽車保有量最遲到2010年將沖破10億輛，而市場增加潛力最大的是亞洲和東歐。

　　如若不裝置汽車尾氣凈化裝置，在車輛未幾的情形下，大氣的自凈能力尚能化解車輛排出的毒素。但眼下車滿為患，交通擁擠成為粗茶淡飯，汽車本應(yīng)具有的便捷、舒服、高效的長處已被過量的車輛逐漸對消，汽車尾氣更是貽害不淺。

　　汽車尾氣中含有上百種分歧化合物，此中傳染物包含固體懸浮微粒、一氧化碳、碳?xì)浠�合物、氮氧化合物、鉛及硫氧化合物等。一輛轎車一年排擠的無害廢氣比本身分量大3倍，靈活車的燃料耗費成為無情吞噬石油資本的無底洞。在汽車大批消費資源的同時，其排放的尾氣也在重大影響著人類的安康。

汽車尾氣催化凈化器

　　日前，由清華大學(xué)、華東理工大學(xué)、天津大學(xué)等多家單位配合實現(xiàn)的“稀土催化材料及在機動車尾氣凈化中的利用”項目憑仗完整由我國自立計劃、制作的尾氣凈化器，榮獲2009年度國家科技提高二等獎。該凈化妝置能成功地為汽車剪除 “黑尾巴”，讓一氧化碳、一氧化氮等無害氣體 “本性難移”，釀成合適排入大氣的氣體。這一項目由我校牽頭，材料迷信與工程系翁端教學(xué)擔(dān)負(fù)課題組組長。
　　
　　海歸赤子，心系國運

　　1995年，翁端在瑞士聯(lián)邦高級產(chǎn)業(yè)大學(xué)取得博士學(xué)位后前往故國。剛踏上故鄉(xiāng)，翁端內(nèi)心充斥了高興，但是這類喜悅的心境很快被深深的憂愁沖淡了。經(jīng)濟的高速成長帶來的不僅是轂擊肩摩的忙碌氣象，另有行車道間的滔滔尾氣和城市上空的陣陣灰霾。使人擔(dān)心的城市環(huán)境使翁端備感責(zé)任嚴(yán)重，他很快作了一個決議：停止相關(guān)課題的研究，為改善城市環(huán)境盡一份力。

催化劑陶瓷蜂窩載體

　　1998年，經(jīng)由充足的調(diào)研論證，“稀土催化材料及在機動車尾氣凈化中的應(yīng)用”正式啟動，2006年2月該項目獲得階段性成果。

　　走出困境，明確方向

　　據(jù)課題構(gòu)成員、我校材料系吳曉東傳授介紹，在國際上，美國、日本的科研機構(gòu)和廠商早就開始存眷汽車尾氣凈化成績，而我國則起步較晚，研究水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于其時的國際當(dāng)先水平。在2000年前后，國內(nèi)新車特別是轎車的尾氣凈化器市場簡直全被國外廠商壟斷。那時占世界汽車尾氣凈化器產(chǎn)量93%的四至公司都在上海建廠，天下三大汽車排氣管公司與國內(nèi)企業(yè)合資生產(chǎn)消聲器等設(shè)備，世界上最大的催化劑載體供給商美國康寧公司獨資建立的陶瓷載體廠也存在強盛的壟斷上風(fēng)。國內(nèi)的轎車生產(chǎn)企業(yè)則多為合伙企業(yè)，廣泛購置國外廠家的尾氣凈化器產(chǎn)品。因為存在資金、技術(shù)等多項“進入壁壘”，生產(chǎn)范圍普遍很小的海內(nèi)凈化器生產(chǎn)企業(yè)很難與國外企業(yè)相對抗。

　　翁端和他的課題組事先一樣面臨宏大的壓力，實驗室面積狹窄、儀器設(shè)備相對粗陋、研究基礎(chǔ)較單薄、科研經(jīng)費緩和等實際問題制約了課題的進一步推動。是就此廢棄研究，仍是實時作出調(diào)劑？課題組面對著艱巨的決定。歷經(jīng)多番思考，課題組意識到，應(yīng)用基礎(chǔ)研究假如不與民族產(chǎn)業(yè)相聯(lián)合，就好像無根的浮萍，再富麗也是名義文章。

　　研究偏向的細(xì)調(diào)是課題組走出窘境的第一步。課題組通過調(diào)研發(fā)明，國外廠家對準(zhǔn)的是我國新車市場，對在用車的配套安裝不感興致，即便在新車市場，由于中國的燃油油品具有含硫量高等特色，國外的催化劑也未必實用。對于摩托車而言，我國事摩托車生產(chǎn)和使用大國，由于利潤率絕對較低，國外廠家對此不器重，而國外催化劑產(chǎn)品性能精良卻成本昂揚。對柴油車而言，在富氧前提下，其尾氣中的氮氧化物復(fù)原和碳煙高溫焚燒打消依然是兩大世界性困難。因而，課題組瞄準(zhǔn)方向，對這些車型的尾氣凈化材料和關(guān)鍵技術(shù)進行攻關(guān)。

　　有了明確的進步方向，課題組開始踴躍爭取多方面的資源支持，包括爭奪國家項目支持，與天津大學(xué)、華東理工大學(xué)、中科院生態(tài)環(huán)境研究核心等單位強強聯(lián)合，與國內(nèi)主干龍頭企業(yè)結(jié)合進行技術(shù)攻關(guān),清華集團管控，與國際著名催化劑企業(yè)和高校進行國際交換與合作。同時，材料系在人員分配、硬件優(yōu)化等方面也對該項目賜與了鼎力支撐。

　　為了縮減經(jīng)費，課題組成員們一絲不茍，白手起家，將節(jié)儉上去的科研經(jīng)用度于購買和搭建實驗平臺。他們前后購置了氣相紅外光譜儀、原位紅外光譜儀、質(zhì)譜儀等設(shè)備，并搭建了多套國際進步的催化劑靜態(tài)性能評價裝置，使實驗室設(shè)備從無到有，日益先進，為任務(wù)打下了優(yōu)秀的硬件基礎(chǔ)。

實驗室尾氣凈化催化劑性能評價裝置

　　吳曉東表現(xiàn)：“項目停頓和國內(nèi)環(huán)境的改善也是不無關(guān)聯(lián)的。國家有關(guān)部分對環(huán)保的日益看重，國內(nèi)平易近族汽車產(chǎn)業(yè)和凈化器企業(yè)的突起，國民生涯水平的進步和汽車市場的繁華，都為我們提供了精良的應(yīng)用環(huán)境，使我們明白了科研目的，也更有信念了�！�

　　精誠合作，共創(chuàng)出色

　　漫長的研究，滿載著艱苦、失蹤和徘徊；現(xiàn)在，項目成功了，卻不一小我能夠獨攬這份光榮。由于，是多年來不懈的精誠合作、彼此攙扶才讓他們走到了明天。

　　高校之間、校企之間、共事之間、師生之間，合作鑄就成功。沒有高校的研究團隊，就沒有發(fā)明性的科研成果；沒有企業(yè)的承認(rèn)和接收，就未將理論轉(zhuǎn)化為實踐應(yīng)用的可能性；沒有團隊成員間的互相商討、攙扶和砥礪，就沒有項目的敏捷開展。

　　吳曉東先容說：“在咱們的研究中，老師的感化重要體當(dāng)初標(biāo)的目的指引、技巧領(lǐng)導(dǎo)和總結(jié)提升等方面，研究生和高年級本科生也是研討的重要力氣，他們的著手才能和實踐素養(yǎng)都在研究過程當(dāng)中得以提升�！睂嶒瀮x器裝備的搭建是科研的主要內(nèi)容，學(xué)生經(jīng)由過程材料調(diào)研、兄弟單元訪問和反復(fù)調(diào)試，勝利組建了多種催化資料評估安裝，自 1999年以來，屢次取得清華年夜學(xué)先生實驗室扶植奉獻(xiàn)獎。先生經(jīng)過深刻思考，重復(fù)揣摩跟對照試驗，晉升了尾氣污染要害功效材料的機能，論述了相干作用機理和反映機制，頒發(fā)了高程度論文和國際集會講演。

　　由于該項目是面向應(yīng)用的基礎(chǔ)研究，經(jīng)過參加國家和國際合作層面的項目研究，學(xué)生們在科研認(rèn)識、研究方式、科研精力等方面都失掉了很好的錘煉，為未來走向社會、首創(chuàng)奇跡奠基了杰出的基礎(chǔ)。

　　工業(yè)集成，福澤社會

　　該項目成果構(gòu)成了擁有自主常識產(chǎn)權(quán)的機動車尾氣凈化技術(shù)翻新系統(tǒng)，所研究開辟的機動車尾氣凈化癥結(jié)材料及集成技術(shù)已在無錫威孚力達(dá)催化器無限義務(wù)公司建成了年產(chǎn)300萬升的催化劑產(chǎn)業(yè)線。以本項目所開發(fā)的技術(shù)為基本，今朝無錫威孚力達(dá)公司的汽車尾氣凈化器產(chǎn)業(yè)規(guī)模已居國內(nèi)第一，超越了全球尾氣凈化器主要生產(chǎn)企業(yè)在華的生產(chǎn)規(guī)模，打破了國外催化凈化器企業(yè)的壟斷局面。所生產(chǎn)的催化劑年發(fā)賣量從 2003年的16.2萬升增添到2008年的 100余萬升。自 2006年 1月到 2008年12月，本項目技術(shù)成果應(yīng)用所帶來的產(chǎn)值已跨越9億元。

　　從2006年開端，無錫威孚力達(dá)公司成為我國市場占領(lǐng)率最大的凈化器生產(chǎn)企業(yè)，其凈化器配套產(chǎn)品在國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)和國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)車型中市場據(jù)有率達(dá) 44.2%。2000年頭，我國的機動車尾氣凈化器市場 100%都被國外產(chǎn)品把持；而到2008年末，在國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)新車達(dá)標(biāo)目次中，80%以上國產(chǎn)汽車都采取了本項目技術(shù)出產(chǎn)的凈化器配套產(chǎn)品。

　　因為技術(shù)和成本上的兩重優(yōu)勢，該項目產(chǎn)品具備遼闊的推行遠(yuǎn)景。到2008歲尾，產(chǎn)品已成功在奇瑞、吉祥、夏利、春風(fēng)、通用五菱等20多個國內(nèi)主要機動車生產(chǎn)廠家、100余個車型中配套應(yīng)用。

　　2001年～2003年間，課題組與國際著名的生產(chǎn)商日本五十鈴公司發(fā)展了柴油車顆粒物凈化技術(shù)合作。2005年，課題組牽頭承當(dāng)了深圳市柴油車尾氣凈化樹模項目，重點處理了噴鼻港（香港機動車 100%是柴油車）過境柴油大貨車和深圳柴油公交車的碳煙排放污染節(jié)制技術(shù)成績，也為其余城市的在用車改革提供了有利鑒戒。

　　同時，項目標(biāo)相關(guān)研究成果在摩托車尾氣凈化方面也獲得了應(yīng)用。1999年～2005年間，課題組與全球最大的摩托車尾氣凈化器生產(chǎn)商???桂林利凱特環(huán)保實業(yè)無限公司停止了技術(shù)協(xié)作。該企業(yè)生產(chǎn)的摩托車尾氣凈化器已出口日本、歐洲、北美等10多個國家和地域，產(chǎn)量占全球的40%以上。

　　本名目產(chǎn)品在國家環(huán)保部國Ⅳ排放尺度車型配套請求的國度標(biāo)準(zhǔn)檢測中及格率達(dá)100%，為汽車行業(yè)提供了滿意國際排放標(biāo)準(zhǔn)的凈化器產(chǎn)品，下降了本錢，攻破了外洋相關(guān)企業(yè)和產(chǎn)物“一統(tǒng)山河”的局勢，為增進我國汽車產(chǎn)品出口供給了重要支持。

　　該項目技術(shù)結(jié)果產(chǎn)業(yè)化為我國大中都會的機動車尾氣污染管理提供了到達(dá)國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)要求的環(huán)保車輛，為改良我國城市氛圍品質(zhì)作出了重要貢獻(xiàn)，帶來了明顯的社會效益。

　　前路漫漫，仍需求索

　　我國2007年開始實施國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)，北京市已于2008年3月開始實行國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)對燃油性能提出了較高要求，對機動車污染把持技術(shù)的需要日趨急切。

　　汽車尾氣凈化是一個持久的體系化工程，科研成果在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用水平也有待進一步提高�！翱蒲惺窃谳^為純真的實驗室環(huán)境中進行的，而實踐汽車行駛環(huán)境和尾氣排放環(huán)境遠(yuǎn)比實驗室的復(fù)雜，因而，從實驗到生產(chǎn)，再從生產(chǎn)到使用，須要一個龐雜的進程，現(xiàn)實行車環(huán)境中的尾氣凈化后果和實驗成果也一定存在著差別�！�

　　翁端、吳曉東和他們的團隊，和國內(nèi)相關(guān)范疇的科研職員仍將會持續(xù)努力于汽車尾氣凈化方面的研究，使汽車在給人們帶來方便的同時削減對情況的污染。