﻿촉매 변환기에서 귀금속의 양을 줄이기 위해 노력합니다.

촉매 변환기에서 귀금속의 양을 줄이기 위해 노력합니다. 이 연구는 촉매 변환기를 도둑에게 덜 매력적으로 만들 수 있을 뿐만 아니라 환경에도 도움이 될 수 있습니다. 날짜: 2023년 1월 30일 원천: 센트럴 플로리다 대학교 요약: 백금, 팔라듐, 로듐과 같은 귀금속 촉매 변환기는 차량 장치를 절도범에게 매력적으로 만들지만 연구원들은 효율성을 최대화하면서 필요한 귀금속의 양을 단일 원자로 줄이기 위해 노력하고 있습니다. . 최근 연구에서 연구원들은 각각 원자 백금을 사용하여 오염 물질을 제어하고 차량이 처음 시동을 걸 때 유해한 화학 물질을 제거하는 데 중요한 낮은 온도에서 시스템을 작동할 수 있음을 보여주었습니다. 백금, 팔라듐, 로듐과 같은 귀금속 촉매 변환기는 자동차 장치를 도둑들에게 매력적으로 만들지만 센트럴 플로리다 대학의 연구원들은 필요한 귀금속의 양을 단일 원자로 줄이기 위해 노력하고 있습니다. 여전히 효과를 극대화합니다. 1970년대 미국 차량에 널리 도입된 촉매 변환기는 귀금속을 촉매로 사용하여 연소 엔진 배기 가스에서 치명적이고 유해한 화학 물질을 제거하는 데 도움을 줍니다. 귀금속 가격이 계속 상승함에 따라 촉매 변환기 절도 건수도 증가했습니다. Nature Communications 와 Journal of the American Chemical Society 에 실린 최근 연구에서 UCF 연구원들은 각각 원자 백금을 사용하여 오염 물질을 제어하고 더 낮은 온도에서 시스템을 작동할 수 있음을 보여주었습니다. 시작합니다. 미세 조정 백금 원자 위치 Nature Communications 연구 에서 토목, 환경 및 건설 공학과의 Fudong Liu 조교수와 물리학과의 저명한 Pegasus 교수인 Talat Rahman이 이끄는 UCF 연구팀은 원자 배위 환경이 다른 백금 단일 원자를 성공적으로 구성했습니다. 세리아의 특정 위치에서. 세리아는 촉매 반응 성능을 향상시키는 데 도움이 되는 금속 산화물입니다. Liu와 Rahman은 또한 REACT(Renewable Energy and Chemical Transformations)를 위한 촉매 클러스터와 제휴하고 있습니다. 백금 원자는 디젤 엔진 배기 가스 후처리 시스템에서 일산화탄소 산화 및 암모니아 산화와 같은 촉매 반응에서 현저하게 뚜렷한 거동을 보였다고 연구원들은 말했습니다. 산화는 치명적인 일산화탄소를 이산화탄소로, 유해한 암모니아를 질소와 물 분자로 전환합니다. 그들의 결과는 대상 반응에서 단일 원자 촉매의 촉매 성능이 간단하고 산업적으로 확장 가능한 전략을 통해 국소 조정 구조를 최적화함으로써 최대화될 수 있음을 시사한다고 Liu는 말합니다. "전자 구조 계산을 최첨단 실험과 결합함으로써 Liu와 Rahman 팀은 환경 및 에너지 관련 요구 사항 모두에 대해 고효율 단일 원자 촉매를 설계하는 이종 촉매 커뮤니티에 상당한 이점을 제공할 수 있는 돌파구를 마련했습니다." Liu 말한다. "우리는 다양한 표적 반응에서 만족스러운 촉매 성능을 달성하기 위해 백금 단일 원자의 국소 배위 환경을 선택적으로 미세 조정하는 손쉬운 전략을 성공적으로 개발했으며, 이는 단일 원자 촉매 작용에 대한 이해를 상당한 진전으로 이끌 것입니다."라고 그는 말합니다. Rahman은 그들의 협력 작업이 어떻게 이론과 실험이 함께 작동하여 촉매 활성과 선택성을 향상시키는 역할을 하는 미세한 메커니즘을 밝힐 수 있는지를 보여주었다고 말했습니다. 효율적인 일산화탄소 산화 촉매 미국 화학 학회지(Journal of the American Chemical Society ) 연구에서 버지니아 공대(Virginia Tech)와 베이징 공과 대학(Beijing University of Technology)의 Liu와 공동 연구자들은 백금-세리아-알루미나 촉매의 일산화탄소 정화 효율을 정기적으로 사용되는 백금 촉매에 비해 3.5~70배 크게 향상시켰습니다. 그들은 산업적으로 이용 가능한 세리아-알루미나 지지체에서 원자 수준에서 백금의 배위 구조를 정밀하게 제어함으로써 이를 수행했습니다. "촉매 내의 활성 사이트의 국부적 구조는 촉매 성능을 결정합니다."라고 Liu는 말합니다. "그러나 활성 부위의 국소 조정 구조의 정밀한 제어와 본질적인 구조-성능 관계의 해명은 불균일 촉매 분야에서 큰 도전입니다." "우리는 원자 수준에서 금속 부위의 국부적 배위 구조를 제어하고, 환경 정화 관련 반응에서 고효율 촉매를 개발하고, 미래 촉매 설계를 안내하기 위해 새로 제조된 촉매의 구조-성능 관계를 밝히기 위해 노력했습니다." 말한다. 표면 결함 농축 전략을 사용하여 Liu와 그의 팀은 세리아-알루미나 지지체에서 정밀하게 제어된 국소 배위 환경으로 백금 원자 단일층 및 백금 단일 원자 구조의 성공적인 제작을 보고했습니다. 주요 공저자 중 한 명인 베이징 공과대학 Yue Lu는 고각 환형 암시야 스캐닝 투과 전자 현미경을 사용하여 100% 금속 노출을 나타내는 백금 원자 단일층 및 백금 단일 원자 구조가 내부에 매립되어 있음을 직접 관찰했습니다. 세리아 격자 또는 세리아 표면에 흡착. 매립된 백금 원자 단일층 사이트는 일산화탄소 정화에서 가장 높은 효율을 나타냈는데, 이는 흡착된 백금 원자 단일층보다 3.5배, 백금 단일 원자 사이트보다 10~70배 높았다. 버지니아 공대의 Hongliang Xin 연구 그룹과 실험적 및 이론적 측면 모두에서 팀은 고유한 백금 원자 단일층 구조가 계면 산소 종의 활성화를 촉진할 수 있고 따라서 저온에서 일산화탄소 산화에 도움이 될 수 있다고 결론지었습니다. 이 작업은 환경 촉매 커뮤니티가 목표 환경 응용 분야를 위해 100% 금속 활용 효율을 가진 더 활성 금속 촉매를 더 잘 설계하는 데 도움이 될 것이기 때문에 매우 중요하다고 Liu는 말합니다. "우리는 방출 제어 관련 반응에서 금속 단일 원자, 원자 단일 층 및 클러스터 사이트의 구조를 제어하고 활용하는 방법과 실험 및 이론적 시뮬레이션 접근 방식을 모두 사용하여 구조-성능 관계를 이해하는 방법을 보여주었습니다."라고 Liu는 말합니다. "이것은 원자 수준에서 미래의 환경 촉매 설계를 위한 길을 열어주고 실제 응용에서 높은 효율성을 달성할 것입니다." 출처 : <a href="https://www.sciencedaily.com/" target="_blank" class="ke-link">https://www.sciencedaily.com/</a>