Etableret masseproduktionsteknologi til fast-opløsning legerede nanopartikler

I JSTs strategiske grundforskningsprogrammer, Furuya Metal og professor Hiroshi Kitagawa, Graduate School of Science, Kyoto Universitet, har udviklet masseproduktionsteknologi, der muliggør kontinuerlig syntese af flere nm legeringspartikler i fast opløsning, som tidligere havde været svære at opnå. Med denne teknologi, det lykkedes os at opnå en stabil og kontinuerlig syntese af 1nm-klasse legerede nanopartikler i fast opløsning og deres understøttede katalysatorer, som var vanskelige at opnå ved anvendelse af generelle metoder til væskefasereduktionsreaktion (fig. 1).

I de konventionelle metoder, når vi prøver at masseproducere legerede nanopartikler i fast opløsning, blandingsmetoden for elementer er ikke ensartet, og partikelstørrelsesfordelingen er udvidet, gør det vanskeligt at syntetisere kontinuerligt med god kvalitet og stabilitet. For at realisere masseproduktionsteknologi, vi har nyudviklet et kontinuerligt flow produktionssystem (fig. 2), der anvender den solvotermiske syntesemetode og introduceret det til Furuya Metal Co., Ltd. Dette udstyr muliggør kontinuerlig produktion, samtidig med at kvaliteten af ​​legerede nanopartikler i fast opløsning opretholdes, og vi sigter mod masseproduktion baseret på denne udstyrskonfiguration.

De nyudviklede fast-opløsning legerede nanopartikler af denne syntese enhed er en ny legering lavet af metaller, der havde været umulige at blande sammen. Desuden, det er velkendt inden for mange forskningsfelter, herunder katalytisk videnskab, at legeringernes fysiske og kemiske egenskaber ændres dramatisk ved at reducere til nanoskalaen. Legeringsnanopartiklerne i fast opløsning betragtes som innovative katalysatorer, der renser forskellige udstødningsgasser og effektivt omdanner råmaterialer til basale kemikalier og energi. Derfor, de vil bidrage i høj grad til realiseringen af ​​et bæredygtigt samfund inden for miljørensning og fremstillingsteknologier, der udleder mindre kuldioxid.

Faktisk, det er allerede under evalueringsproces som en udstødningsgasrensningskatalysator for biler og kemiske proceskatalysatorer, og vi fremmer dens implementering i samfundet i samarbejde med indenlandske og udenlandske virksomheder og forskningsinstitutioner.

Fig. 3 viser resultaterne af en rensningsydelsestest for nitrogenoxider (NOx) indeholdt i en biludstødningsgas. Det er lykkedes os at udvikle en billig katalysator, der er langt bedre end rhodium (Rh), som i øjeblikket bruges som den bedste katalysator, og det viser aktivitet ved lave temperaturer. Automotive udstødningsgasrensningskatalysatorer er gode til udstødningsgasrensningsydelse i temperaturområdet omkring 600°C, og der har været en stor efterspørgsel efter forbedring af udstødningsgasrensningsydelsen, når motoren ikke straks varmes op (koldstart) efter den er startet. Udstødningsreglerne for biler er blevet strengere år for år, og selv ved en sådan kold start, det er vigtigt at forbedre lavtemperaturaktiviteten, der opfylder reguleringsstandarderne. I evalueringen af ​​fig. aktiviteten af ​​Rh-katalysator blev også evalueret som en sammenligning; imidlertid, reaktionen af ​​legering A syntetiseret ved hjælp af denne teknologi startede ved en lav temperatur på ca. 50°C. NOx-omdannelsen ved 160°C af legeringsnanopartiklerne i fast opløsning var mere end syv gange højere end for Rh, indikerer, at det er innovativt.

Ved yderligere at anvende denne teknologi, det forventes at udvikle nye fast-opløsning legerede nanopartikler materialer, der var vanskelige at fremstille, og praktisk brug af fast-opløsning legerede nanopartikler materialer, der havde været uden masseproduktion teknologi.