独自在钯催化铜合金可以减少汽车尾气一氧化氮)

孤独的钯原子分散在铜可以减少一氧化氮在低温下不产生空气污染物一氧化二氮。当前系统相比,可以减少贵金属的催化剂的使用和减少废气排放。

汽油和柴油引擎生成一氧化氮(NO)和二氧化氮(没有₂)——统称为没有_x。目前催化转换器降低_x氮,但只有这样做有效的一次热身。这意味着大多数污染逃脱五分钟后司机把点火。催化转换器也难以操作在低温下不释放一些一氧化二氮(N₂O),而不仅仅是氮,因为一氧化二氮转化为氮气需要温度超过300°C。

催化体系在这项研究是第一个完全删除_x低于200°C。由Shinya古,团队在日本北海道大学管理同时使用低90%比等钯催化剂钯。

这种合金可能会导致更好的性能比从单一的钯原子

直觉相反,减少钯含量提高一氧化氮的转换和催化剂的选择性生成氮,而不是一氧化二氮。Michail Stamatakis英国伦敦大学学院的团队使用计算技术理解单原子合金和贵金属催化剂排放控制,说催化系统可以节省大量的贵金属。

从力学上看团队调查了催化剂使用动力学分析和密度泛函理论。相对于纯铜或钯催化剂,减少一氧化氮在单原子合金催化剂需要更少的能量,使之更为高效。研究者的调查还发现系统成功地消除氮氧化物的排放,因为一旦形成,一氧化二氮需要很少能源转化成氮气。

这样的单原子合金催化剂是催化剂单原子的一个子集,这通常涉及到单个原子在惰性支持不支持在催化转换中发挥作用。情况并非如此。

高兴地,孤立的活性原子不仅证明单原子合金催化剂催化性能,但周围的金属原子可以影响催化活性和选择性,这种合金可能会导致更好的性能比从单一的钯原子,的评论青江,吉林大学汽车材料专家,中国。单原子合金也可能更容易比其他单原子合成催化剂。“单一金属原子站点你会比单个原子分散在更好的定义,例如,氧化支持,你可能有很强的金属支架相互作用和形成离子物种,”Stamatakis说。他补充说,这项研究是一个重要的一步商业应用的单原子合金催化剂。高表面能的单个原子意味着单原子催化剂,单个原子的孤立原子固定在固体支持,不太稳定。单原子合金催化剂另一方面应该更加稳定。

大多数催化剂与反应物在分子和中间体足以打破债券,但与其说产品无法逃脱。单原子合金,然而,可以避开这一传统:反应物和生成物绑定两个原子类型以不同的方式,例如在活性部位允许强大的约束力,但弱绑定允许产品远离其他催化剂。

江说,工作可以作为设计的基础单原子合金催化剂以不同的方式。这就太好了能够预测定制双金属或multi-metallic组合给感兴趣的反应,“Stamatakis补充道。这将节省大量时间反复试验实验和将加速创新。”