随着城市交通的发展，在许多国家的大中城市中，汽车尾气所造成的大气污染，已引起了人们的重视。由于各项事业的发展，我国大城市中汽车数量也在逐年猛增，尾气的污染也受到了关注，控制和消除汽车尾气的污染也提到了日程上来。
（一）净化原理及方法
汽车及其他机动车排气中通常含氮氧化物0.10%～0.20%，含CO约占5%，同时还含有未燃烧的碳氢化合物（烃类）在0.1%以上。CO和碳氢化合物是燃烧不完全所产生的，NOx则是汽缸中的高温条件所造成的。解决此类污染问题，一般从两个方面进行工作：一方面是改进内燃机的结构和燃烧，使燃料在最有利的条件下燃烧，以减少有害物质的排放；另一方面是用催化剂将排气中的有害物质除去。
若单从发动机的设计和制造上解决好燃料充分燃烧的问题，势将增加NOx排放量，除非如日本有人尝试的那样，研究启用能起催化燃料作用的材料做发动机的汽缸和活塞组件，使燃料在较低温度下完全燃烧，才能同时减少碳氢化合物、CO和NOx的排放量。由于燃料燃烧的条件是随汽车的行驶状态在很大的范围内变化的，一般地说，最终都离不开对尾气的净化。
在催化剂的作用下，利用汽车排气中含有的CO为还原剂，可将氮氧化物还原为氮气，同时一氧化碳被氧化成二氧化碳。其反应如下：
NO2+CO→NO+CO2
NO+CO→½N2+CO2
另一方面，还没有氧化完全的一氧化碳和碳氢化合物，可以在催化剂的作用下，与新鲜空气继续起氧化作用，生成二氧化碳和水。
（二）催化剂
汽车尾气净化的关键是选择合适的催化剂。由于汽车内燃机的特殊工作条件和工作状况，对催化剂要求是相当严格的，催化剂应具备的条件如下。
（1）催化剂的性能必须适于在内燃机旁安装，要求催化反应器结构简单、质量轻、体积小等。
（2）催化剂的性能必须适应于经常、大幅度地气体流量、组成和温度的变化。(www.xing528.com)
（3）催化剂必须有足够的机械强度，以防由于汽车行驶的振动和温度的急剧变化而破碎，致使催化剂的活性降低和堵塞管路。
（4）催化剂的活性在高温（800～1000℃）和低温（150～200℃）下都比较高，用量要小，可以便于安装。
（5）催化剂必须具有合适的孔隙结构和颗粒结构，以使尾气流过的阻力最小。
（6）希望催化器在除去尾气中的碳氢化合物和一氧化碳时，也能除去氮氧化物。
使氮氧化物还原的催化剂与非选择性还原法相同，为贵金属催化剂和金属氧化物催化剂两类。两者相比，贵金属催化剂活性要好得多。
而使碳氢化合物和一氧化碳完全氧化的催化剂有很多种，其中以钯催化剂的活性最好，其余的如Pt-AI2O3、MnO2-Co3O4、MnO2-Fe2O3、CuCr2O4的活性也较好。实际使用的催化剂通常是多组分的。
（三）转化器与净化流程
用于汽车排气的转化器与一般的固定床反应器原理上相同，但由于是在特殊条件下使用，因此在设计上应实现结构简单、质量轻、体积小的要求。
前面已述及，汽车排气中的三类有害物质中，碳氢化合物和一氧化碳须用完全燃烧的方法除去，而氮氧化物则需要用还原方法除去，这样，欲同时去除上述三种气态污染物，一般就需要采用两段转化的方法。由于排气中含有还原性气体，因此碳氢化合物和一氧化碳可首先进行反应，然后再进行完全燃烧反应，这就是两段串联流程，如图7.18所示。在第一段转化器中，以还原氮氧化物为主，称为还原段转化器。第二段转化器用以氧化一氧化碳和碳氢化合物，称为氧化段转化器。由发动机排出的气体送至第一段转化器，在催化剂存在下，排气中的氮氧化物被一氧化碳还原；由自动调节阀供应新鲜空气，以调节转化器的温度，从转化器出来的气体送至第二段转化器，由空气泵供给足够的空气，使一氧化碳和碳氢化合物完全氧化燃烧，为了减少氧化氮的生成，流程中使一部分净化后的气体循环进入汽车发动机。这种流程实际上是用部分燃料作NOx的还原剂，因而增加了燃烧消耗。两种催化剂床层的串联加大了发动机的背压而影响其性能。此外，NOx转化器要靠CO和CH的氧化反应来升温启动。
图7.18 汽车排气两段净化示意图
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