Rh-ensemble-katalysator til effektiv behandling af biludstødning

Et KAIST-forskerhold har udviklet en fuldt dispergeret Rh-ensemble-katalysator (ENS), der viser bedre ydeevne end kommerciel dieseloxidationskatalysator (DOC). Denne nyudviklede ENS'er kunne forbedre lavtemperatur biludstødningsbehandling.

Ædelmetaller er blevet brugt til forskellige heterogene reaktioner, men det er afgørende at maksimere effektiviteten af ​​katalysatorer på grund af deres høje omkostninger. Single-atom katalysatorer (SAC'er) har fået meget opmærksomhed, fordi det er muligt for alle metalatomerne at blive brugt til reaktioner, alligevel viser de ikke katalytisk aktivitet for reaktioner, der kræver ensemblesteder.

I mellemtiden kulbrinter, såsom propylen (C3H6) og propan (C3H8) er typiske biludstødningsforurenende stoffer og skal omdannes til kuldioxid (CO2) og vand (H2O), før de frigives som udstødning. Da carbonhydridoxidationsreaktionen kun forløber under carbon-carbon (C-C) eller carbon-hydrogen (C-H) bindingsspaltning, det er vigtigt at sikre metalensemblestedet for den katalytiske reaktion. Derfor, ædelmetalkatalysatorer med høj spredning og ensemblesteder er stærkt nødvendige.

For at løse dette problem, Professor Hyunjoo Lee fra Institut for Kemi og Biomolekylær Teknik og Professor Jeong Woo Han fra POSTECH udviklede en Rh-ensemble-katalysator med 100 procent dispersion, og anvendte det til efterbehandling af biler. At have en 100 procent dispersion betyder, at hvert metalatom bruges til reaktionen, da det er eksponeret på overfladen.

SAC'er har også 100 procent spredning, men forskellen er, at ENS'er har den unikke fordel at have et ensemblested med to eller flere atomer.

Som et resultat af eksperimentet, ENS'erne viste fremragende katalytisk ydeevne i CO, INGEN, propylen, og propanoxidation ved lave temperaturer. Dette supplerer ulempen ved nanopartikelkatalysatorer (NP'er), der udfører katalyse dårligt ved lave temperaturer på grund af lav metaldispersion, eller SAC'er uden kulbrinteoxidation.

I særdeleshed, ENS'erne har overlegen lavtemperaturaktivitet, endnu bedre end kommerciel DOC, derfor forventes de at blive anvendt til behandling af biludstødning.

Professor Lee sagde, "Jeg tror, ​​at ENS'erne har givet et akademisk bidrag til at foreslå et nyt koncept for metalkatalysatorer, adskiller sig fra konventionelle SAC'er og NP'er. På samme tid, de er af stor værdi i industrien for udstødningsbehandlingskatalysatorer."

Denne forskning, ledet af ph.d. kandidat Hojin Jeong, blev offentliggjort i Journal of the American Chemical Society den 5. juli.