Catalizzatori a tre vie per il controllo dell'inquinamento veicolare

Three-way catalysts (TWCs) are catalytic systems that have been developed with the aim of reducing emissions from internal combustion vehicles since 1970s. The name “TWC” derives from the three main pollutants in the exhaust, namely CO, unburned hydrocarbons and nitrogen oxides, which must be transformed into inert products (CO2, H2O, N2). Although several materials and approaches have been proposed over time to produce such catalysts some general characteristics are still present nowadays. Their formulation in fact always includes an active phase consisting of noble metals (typically Pt, Pd or Rh) together with an "oxygen-buffer", generally composed of doped Ce oxides, which has the objective of promoting the activity of the metal phase. Both of these components are always dispersed on a porous oxide (e.g. Al2O3) to maximize the surface area. Advantages and disadvantages related to the use of these materials will therefore be treated here to provide a general picture of the factors that influence the activity of a three-way catalyst.

I catalizzatori a tre vie (TWCs, three-way catalysts) sono sistemi catalitici che sono stati sviluppati con l’obiettivo di ridurre le emissioni dei veicoli a combustione interna a partire dagli anni 70’. Il loro nome deriva dai tre principali inquinanti presenti nei gas di scarico, cioè CO, idrocarburi non combusti e ossidi di azoto, che devono essere trasformati in prodotti inerti (CO2, H2O, N2). Nonostante nel corso dei decenni la formulazione dei TWCs e le loro caratteristiche siano state oggetto di numerose ricerche e miglioramenti tecnici, è possibile trovare alcuni elementi comuni. Si trova sempre una fase attiva costituita da metalli nobili (tipicamente Pt, Pd o Rh) insieme ad un “oxygen-buffer”, composto generalmente da ossidi di Ce spesso drogati, che ha l’obiettivo di promuovere l’attività della fase attiva. Entrambe le componenti sono poi sempre disperso su un ossido poroso (es. Al2O3) per massimizzare l’area superficiale. Vantaggi e svantaggi legati all’utilizzo di questi materiali verranno qui trattati per fornire un quadro generale sui fattori che influenzano l’attività di un catalizzatore a tre vie.