Solo palladium in catalytic copper alloy reduces nitric oxide from vehicle exhausts — ABC Chemicals


Solo palladium in catalytic copper alloy reduces nitric oxide from vehicle exhausts - ABC Chemicals

Одиночные атомы палладия, диспергированные в меди, могут восстанавливать оксид азота при низких температурах, не выделяя загрязнитель воздуха закись азота. По сравнению с существующими системами катализатор может минимизировать использование драгоценного металла и снизить выбросы выхлопных газов.

Бензиновые и дизельные двигатели генерируют оксид азота (NO) и диоксид азота (NO).2) — все вместе известный как НЕТИкс, Токовые каталитические нейтрализаторы уменьшают NOИкс к азоту, но делайте это эффективно только после разогрева. Это означает, что большинство загрязнений уходит через пять минут после того, как водители включат зажигание. Каталитические нейтрализаторы также изо всех сил пытаются работать при низких температурах, не выделяя некоторое количество закиси азота (N2O) вместо только азота, потому что для превращения закиси азота в азот требуется температура выше 300 ° C.

Каталитическая система в этом исследовании является первым, чтобы полностью удалить NOИкс ниже 200 ° С. Команда Shinya Furukawa, возглавляемая Университетом Хоккайдо в Японии, справилась с этой задачей, одновременно используя палладий на 90% меньше, чем нелегированный палладиевый катализатор.

Это легирование может привести к лучшим показателям, чем у простых атомов палладия.

Неудобно, что снижение содержания палладия улучшило как конверсию оксида азота, так и селективность катализатора по выработке азота, а не оксида азота. Михаил Стаматакис, чья команда в Университетском колледже Лондона, Великобритания, использует вычислительные методы для понимания одноатомных сплавов и катализаторов из драгоценных металлов для контроля выбросов, говорит, что каталитическая система может сэкономить значительные количества драгоценных металлов.

Команда исследовала катализатор механически с использованием кинетического анализа и теории функционала плотности. По сравнению с катализаторами из чистой меди или палладия восстановление оксида азота на катализаторе из одноатомного сплава требует меньше энергии, что делает его более эффективным. Исследования исследователей также обнаружили, что система успешно устраняет выбросы закиси азота, потому что после образования закиси азота требуется мало энергии для превращения в азот.

Одноатомные катализаторы из сплавов, подобные этому, являются подмножеством одноатомных катализаторов, которые обычно включают отдельные атомы, нанесенные на инертную подложку, которая не играет роли в каталитическом превращении. Это не тот случай, здесь.

«К счастью, не только изолированные активные атомы в катализаторе из одноатомного сплава демонстрируют каталитическую эффективность, но и окружающие атомы металла могут влиять на каталитическую активность или селективность — это легирование может привести к лучшим характеристикам, чем при использовании только отдельных атомов палладия», — комментирует Цин Цзян, эксперт по автомобильным материалам, базируется в университете Цзилинь, Китай. Одноатомные сплавы также могут быть легче синтезированы, чем другие одноатомные катализаторы. «Полученные вами участки с одним атомом металла гораздо лучше определены, чем отдельные атомы, диспергированные, например, в оксидных подложках, в которых вы можете иметь сильные взаимодействия металл-подложка и образовывать ионные частицы», — говорит Стаматакис. Он добавляет, что это исследование является важным шагом на пути к коммерческому применению одноатомных каталитических сплавов. Высокая поверхностная энергия отдельных атомов означает, что одноатомные катализаторы, в которых отдельные атомы представляют собой изолированные атомы, закрепленные на твердой подложке, менее стабильны. Одноатомные сплавные катализаторы, с другой стороны, должны быть более стабильными.

Большинство катализаторов связывают реагенты и промежуточные соединения в достаточной степени, чтобы разорвать связи внутри молекулы, но не настолько, чтобы продукт не мог выйти. Однако одноатомные сплавы могут обойти эту традицию: реагенты и продукты связываются по-разному с двумя типами атомов, например, обеспечивая сильное связывание в активном центре, но слабое связывание в других местах, чтобы позволить продукту отойти от катализатора.

Цзян говорит, что работа может послужить основой для разработки одноатомных катализаторов из сплавов. «Было бы здорово иметь возможность предсказывать сделанные на заказ биметаллические или мультиметаллические комбинации для заданных интересующих реакций», — добавляет Стаматакис. «Это позволило бы сэкономить много времени в экспериментах методом проб и ошибок и ускорить инновации в этой области».







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *