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韩国研发出汽车尾气净化用铑集合体催化剂

2018-08-10 17:32
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  【中国白银网8月10日讯】近日,韩国KAIST生命化学工学院李贤周(音译)教授与浦项工科大学韩政宇(音译)教授通过共同研究,开发出可用于汽车尾气净化的分散度100%的铑集合体催化剂。此次研究得到了韩国研究财团先导研究中心汽车超低排放业务团的大力支持。


  与汽车尾气净化现有的柴油氧化催化剂相比,新开发的催化剂在50度的低温条件下也可实现100%的转化。与现有的单原子催化剂、纳米粒子催化剂不同,集合体催化采用了金属集合体位点(ensemble site)的理念,有望广泛应用于各种领域。


  此次研究成果已经刊载于化学领域的国际权威杂志《Journal of the AmericanChemical Society》(JACS,美国化学学会杂志),论文名称《Fully Dispersed Rh Ensemble Catalyst to Enhance Low-Temperature Activity》(提高低温活性的全分散性铑集合体催化剂)在各种不均匀系催化剂中,贵金属催化剂的活性较高,得到了广泛应用。不过,贵金属稀缺,而且最大化提升使用效率也是极为重要的。单粒子催化剂可以参与所有金属原子的催化剂反应,应用广泛,但由于金属原子独立存在,在集合体位点的催化剂反应中不能发挥自身的作用。


  另一方面,丙烯和丙烷等烃类物质是汽车尾气的典型污染物,必须通过催化剂氧化反应转化成二氧化碳和水后排出。必须破坏碳碳和碳氢键后,烃类物质才能发生氧化反应,因此,为了进行催化剂反应,必须确保金属集合体位点。


  单原子催化剂没有脆化烃类氧化反应的性能,纳米粒子催化剂的金属分散度低,因而低温脆化性能下降。为了解决这些问题,研究小组开发出分散度为100%的铑集合体催化剂,并用于汽车尾气净化反应。由于分散度高,所有金属原子可以覆盖于表面,并参与反应。尽管单原子催化剂也具有相同的特性,但集合体催化剂还存在两个原子以上的集合体位点,因此,在一氧化碳、一氧化氮、丙烯和丙烷等污染物的氧化反应中都呈现出优秀的低温脆化性能。


  值得一提的是,相比商用的柴油氧化催化剂(DOC,diesel oxidation catalysts),铑集合体催化剂的活性和耐用性更高,有望提升汽车尾气的净化能力。


  李贤周教授表示,此次开发的催化剂与现有的单原子催化剂和纳米粒子催化剂不同,采用了全新的金属催化剂理念,具有相当的学术价值,在汽车尾气净化催化剂领域的潜力巨大。


  (文章来源:中国选矿技术网)

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