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韓國(guó)成功開發(fā)汽車尾氣凈化用銠集合體催化劑

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2018-07-27  來源:中國(guó)有色網(wǎng)  瀏覽次數(shù):67

    近日,韓國(guó)KAIST生命化學(xué)工學(xué)院李賢周(音譯)教授與浦項(xiàng)工科大學(xué)韓政宇(音譯)教授通過共同研究,開發(fā)出可用于汽車尾氣凈化的、分散度100%的銠集合體催化劑。此次研究得到了韓國(guó)研究財(cái)團(tuán)先導(dǎo)研究中心汽車超低排放業(yè)務(wù)團(tuán)的大力支持。

與汽車尾氣凈化現(xiàn)有的柴油氧化催化劑相比,新開發(fā)的催化劑在50度的低溫條件下也可實(shí)現(xiàn)100%的轉(zhuǎn)化。與現(xiàn)有的單原子催化劑、納米粒子催化劑不同,集合體催化采用了金屬集合體位點(diǎn)?(ensemble?site)?的理念,有望廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。

此次研究成果已經(jīng)刊載于化學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際權(quán)威雜志《Journal?of?the?American?

Chemical?Society》(JACS,美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志),論文名稱《Fully?Dispersed?Rh?

Ensemble Catalyst?to?Enhance?Low-Temperature?Activity》(提高低溫活性的全分散性銠集合體催化劑)

在各種不均勻系催化劑中,貴金屬催化劑的活性較高,得到了廣泛應(yīng)用。不過,貴金屬稀缺,而且最大化提升使用效率也是極為重要的。單粒子催化劑可以參與所有金屬原子的催化劑反應(yīng),應(yīng)用廣泛,但由于金屬原子獨(dú)立存在,在集合體位點(diǎn)的催化劑反應(yīng)中不能發(fā)揮自身的作用。

另一方面,丙烯和丙烷等烴類物質(zhì)是汽車尾氣的典型污染物,必須通過催化劑氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水后排出。必須破壞碳碳和碳?xì)滏I后,烴類物質(zhì)才能發(fā)生氧化反應(yīng),因此,為了進(jìn)行催化劑反應(yīng),必須確保金屬集合體位點(diǎn)。

單原子催化劑沒有脆化烴類氧化反應(yīng)的性能,納米粒子催化劑的金屬分散度低,因而低溫脆化性能下降。為了解決這些問題,研究小組開發(fā)出分散度為100%的銠集合體催化劑,并用于汽車尾氣凈化反應(yīng)。由于分散度高,所有金屬原子可以覆蓋于表面,并參與反應(yīng)。盡管單原子催化劑也具有相同的特性,但集合體催化劑還存在兩個(gè)原子以上的集合體位點(diǎn),因此,在一氧化碳、一氧化氮、丙烯和丙烷等污染物的氧化反應(yīng)中都呈現(xiàn)出優(yōu)秀的低溫脆化性能。

值得一提的是,相比商用的柴油氧化催化劑(DOC,diesel?oxidation?catalysts),銠集合體催化劑的活性和耐用性更高,有望提升汽車尾氣的凈化能力。

李賢周教授表示,此次開發(fā)的催化劑與現(xiàn)有的單原子催化劑和納米粒子催化劑不同,采用了全新的金屬催化劑理念,具有相當(dāng)?shù)膶W(xué)術(shù)價(jià)值,在汽車尾氣凈化催化劑領(lǐng)域的潛力巨大。

 

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