东北大学开发出可作为高性能汽车尾气催化剂的新材料
2016-2-17
来源:日经技术在线
点击数: 9127          作者:未知
  • 东北大学于2016年2月3日宣布,与日本物质材料研究机构合作开发出了完全不用贵金属(稀有金属)和稀土类元素(稀土)的高性能汽车尾气催化剂(纳米多孔NiCuMnO)。如果将该材料用于汽车尾气催化剂,可使材料成本降至原来的百分之一左右,有利于大量节约稀有金属和稀土。

    纳米多孔金属是指呈海绵状拥有纳米尺寸细孔的金属。通过用酸对固溶体合金进行选择性腐蚀,可以形成50~100nm的自由纳米细孔。东北大学于2012年阐明了纳米多孔金属的催化活性原理,一直希望通过研究高反应产率和高耐用性,创造出新型汽车尾气催化剂。

    此次开发出的纳米多孔NiCuMnO金属复合化合物是由铜、镍、锰的固体合金选择性腐蚀掉锰而实现的。这种材料对CO氧化和NO还元反应具有高活性,与原来的镍、铜催化剂相比,低温下的催化剂活性高,在为期10天的400度耐用试验中,未见到有害的NO、CO气体被释放,而是转换成了CO2。现已证实:这种材料还适合大量生产,通过大量制造铜、镍、锰合金的微粉末,并将这些粉末浸泡在酸中,可以制造大量催化剂。

    在环境控制型超高压电子显微镜(一种在试剂周围导入气体,可在高压环境下观察的透射电子显微镜)下发现:这种材料在催化剂反应诱导下,微细组织会自动发生变化。这是全球首次在透射电子显微镜下观察NO还元反应。这种微细组织为活性金属(Cu和CuO)与纳米多孔NiMnO网络相互结合的构造,可以发现作为活性的主角,活性金属与氧化物界面“边界(perimeter)”比原来的纳米粒子催化剂多10多倍。另外,由于具有热稳定的纳米多孔NiMnO网络,因此在高温下具有耐用性。

    这是日本科学技术振兴机构(JST)“战略性创造研究推进业务”的一环。此次的研究成果已于2月3日(德国时间)在德国国际科学杂志《AdvancedFunctionalMaterials》的在线版上公开。今后将根据此次获得的催化剂设计指针,开发具有更高活性、更高耐用性的汽车尾气催化剂,力争数年内达到实用化。另外,还将致力于将其应用于甲烷转换催化剂(由甲烷转变成有用的能源资源)。

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