2022-04-22 俄勒岡州立大學和福特的研究提供了有關在TWC應用中更有效地使用銠的見解
俄勒岡州立大學和福特的研究提供了有關在TWC應用中更有效地使用銠的見解2022年4月11日
俄亥俄州立大學和福特的一個團隊進行的一項研究正在深入了解用於汽車排放控制的三元催化劑(TWC)中銠的失活機制。該研究可以更有效地在TWC中使用銠，該研究發表在ACS雜誌《材料化學》上。
儘管有多種類型，但現代催化轉化器使用三種貴金屬（鈀、鉑和銠）的組合來減少一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO 2)的排放。三種貴金屬——尤其是銠——的價格上漲，引發了從停放的車輛中盜竊催化轉化器的行為。
銠是所有非放射性金屬中最稀有的。南非是主要來源地，佔世界銠供應量的近60%；俄羅斯是第二大生產國。
“由於需求增加和基本供應短缺，銠的成本在過去幾年中急劇上升。”
—Cheng-Han Li，第一作者和通訊作者
根據美國地質調查局的數據，2021年，銠的平均價格為每金衡盎司20,254.10美元。目前，定價約為每盎司19,000美元（優美科）。
銠基催化劑供不應求；因此，必須盡可能有效地利用它們。由於已知催化劑在高溫下會失活，因此研究人員研究了在高溫下它們的性能如何隨時間變化。
為此，李的團隊對轉換器進行了多次測試，包括讓它們承受高於1600華氏度的溫度。雖然真正的催化劑在行駛的汽車中很少會超過這樣的條件，但它們在其生命週期中至少偶爾會遇到這些溫度，尤其是隨著轉換器的老化。
研究人員使用透射電子顯微鏡在原子水平上研究了三元催化劑的微觀結構以及它們如何受到熱量的影響。
李指出，銠催化劑由氧化鋁和氧化鈰-氧化鋯等氧化物負載，這有助於穩定它們。在與氧氣的高溫下，銠溶解到氧化鋁中並降解成穩定的溶液鋁酸銠。然而，這種解決方案在化學上是惰性的，這意味著它不能擦去有害的污染物和氣體，從而使該設備實際上無用。
然而，當暴露在氫氣中時，一些銠再次變得活躍，儘管還不足以使催化轉化器恢復到以前的效率。
李 等人。
研究人員得出結論，從長遠來看，建立一種防止鋁酸銠形成的新設計有助於充分利用這些設備。這種對設備結構的深入了解也有助於為未來的催化轉化器提供更好的設計。
這項研究由俄勒岡州立大學-福特聯盟項目資助。
資源
‧Cheng-Han Li, Jason Wu, Andrew Bean Getsoian, Giovanni Cavataio, 和 Joerg R. Jinschek (2022)“鋁酸銠(RhAlO x )的直接觀察及其在Rh/Al 2 O 3在三-下的失活和再生中的作用方式催化劑條件”材料化學34 (5), 2123-2132 doi: 10.1021/acs.chemmater.1c03513
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文章來源: Green Car Congress
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