Новости химической науки > Катализатор, который дешевле платины

Поиск недорогих и эффективных катализаторов для очистки выхлопов дизельного топлива привел к созданию катализаторов на основе смешанных оксидов, которые при лабораторных испытаниях продемонстрировали большую производительность, чем дорогие коммерчески доступные катализаторы на основе платины.

Международная группа исследователей из США, Китая и Южной Кореи, руководителем которой является Киеонджи Чо (Kyeongjae Cho), сообщает, что марганец-муллитовые материалы [(Sm, Gd)Mn₂O₅], содержащие гадолиний или самарий, способствуют конвертации содержащегося в выхлопе дизельного двигателя токсичного оксида азота(II) в менее опасный диоксид азота.

Изображение строения кристалла металлооксидного катализатора с дефектами (O – красный, Mn – фиолетовый, самарий – зеленый). (Рисунок из Science, DOI: 10.1126/science.1225091)

Исследователи изучили механизм действия катализатора с помощью ИК-Фурье спектроскопии, а также с помощью квантово-химических расчетов методом функционала плотности, было обнаружено, что центры каталитической активности локализованы на димерных структурах Mn–Mn, находящихся на дефектах поверхности муллита.

Поиск катализаторов, способных к эффективному окислению компонентов выхлопов двигателей внутреннего сгорания неоднократно уже позволял натолкнуться на интересные находки – например, ранее уже сообщалось о более эффективных, чем платиновые, перовскитных катализаторов, легированных стронцием, тем не менее, эти катализаторы не удалось использовать на практике – дело в том, что, несмотря на хорошие результаты лабораторных испытаний, продемонстрировавших эффективную конверсию NO в NO₂, новый материал терял эффективность в результате воздействия реальных условий в выхлопе дизеля. Это обстоятельство стимулировало исследователей изучить механизм действия потенциальных катализаторов, чтобы выяснить, какие из материалов смогут сохранять активность в условиях, в которых предполагается их использовать.

Джемс Паркс Второй (James E. Parks II), специалист по каталитическому окислению выхлопов двигателей внутреннего сгорания из Национальной Лаборатории Оак Ридж (США) отмечает, что работа демонстрирует выгоду от применения квантово-химических методов для более детального изучения механизма каталитических свойств новых материалов. К Парксу присоединяется Ясутаке Тераока, который заявляет, что разработка катализаторов окисления оксида азота(II) на основе материалов, более дешевых, чем платина, весьма сложна, и поэтому новая работа заслуживает внимания.

Источник: Science, DOI: 10.1126/science.1225091

метки статьи: #вопросы экологии, #кинетика и катализ, #неорганическая химия, #химическая технология, #химия поверхности