Chất xúc tác tổng hợp Rh để xử lý khí thải ô tô hiệu quả

Anonim

Một nhóm nghiên cứu của KAIST đã phát triển một chất xúc tác Rh phân tán đầy đủ (ENS) cho thấy hiệu suất tốt hơn so với chất xúc tác oxy hóa diesel (DOC). ENS mới được phát triển này có thể cải thiện xử lý khí thải ô tô ở nhiệt độ thấp.

Kim loại quý đã được sử dụng cho các phản ứng không đồng nhất khác nhau, nhưng nó là rất quan trọng để tối đa hóa hiệu quả của các chất xúc tác do chi phí cao của họ. Các chất xúc tác đơn nguyên tử (SACs) đã nhận được nhiều sự chú ý bởi vì có thể cho tất cả các nguyên tử kim loại được sử dụng để phản ứng, nhưng chúng không biểu hiện hoạt động xúc tác cho các phản ứng đòi hỏi các trang web đồng bộ.

Trong khi đó, các hydrocacbon, như propylen (C3H6) và propan (C3H8) là các chất ô nhiễm khí thải ô tô điển hình và phải được chuyển đổi thành cacbon dioxit (CO2) và nước (H2O) trước khi chúng được thải ra như khí thải. Kể từ khi phản ứng oxy hóa hydrocarbon chỉ tiến hành trong quá trình phân tách liên kết cacbon-cacbon (CC) hoặc cacbon-hydro (CH), điều cần thiết là đảm bảo vị trí quần thể kim loại cho phản ứng xúc tác. Do đó, các chất xúc tác kim loại quý với độ phân tán cao và các quần thể đồng bộ là rất cần thiết.

Để giải quyết vấn đề này, Giáo sư Hyunjoo Lee thuộc Khoa Hóa học và Sinh học phân tử và Giáo sư Jeong Woo Han từ POSTECH đã phát triển một chất xúc tác Rh với 100% phân tán và áp dụng nó cho ô tô sau khi điều trị. Có sự phân tán 100% có nghĩa là mọi nguyên tử kim loại được sử dụng cho phản ứng vì nó được phơi nhiễm trên bề mặt.

SAC cũng có sự phân tán 100%, nhưng sự khác biệt là ENS có lợi thế duy nhất là có một quần thể đồng bộ với hai hay nhiều nguyên tử.

Theo kết quả của thí nghiệm, ENS cho thấy hiệu suất xúc tác tuyệt vời trong CO, NO, propylene và quá trình oxy hóa propane ở nhiệt độ thấp. Điều này bổ sung cho nhược điểm của chất xúc tác hạt nano (NPs) thực hiện xúc tác kém ở nhiệt độ thấp do phân tán kim loại thấp, hoặc SACs mà không có quá trình oxy hóa hydrocarbon.

Đặc biệt, ENS có hoạt động ở nhiệt độ thấp vượt trội thậm chí tốt hơn DOC thương mại, do đó chúng được dự kiến ​​sẽ được áp dụng cho xử lý khí thải ô tô.

Giáo sư Lee nói: "Tôi tin rằng ENSs đã đóng góp học tập cho việc đề xuất một khái niệm mới về chất xúc tác kim loại, phân biệt với các SAC và NP thông thường. Đồng thời chúng cũng có giá trị lớn trong ngành xúc tác xử lý khí thải."

Nghiên cứu này do Ph.D. ứng cử viên Hojin Jeong, được đăng trên Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ vào ngày 5 tháng 7.

menu
menu