用一种催化剂搞定三大细颗粒物!UNIST开发高效多功能催化剂
UNIST·生技硏·能源技术硏研究团队开发可同时削减三种雾霾前体物质的催化剂
首次揭示同步削减反应机理并完成商业化验证,入选《ACS Nano》封面论文
春季不速之客——细颗粒物,可被一种新开发的物质高效削减。
UNIST新材料工程系的 Cho Seungho 教授团队与韩国生产技术研究院 Kim Hongdae 博士团队、韩国能源技术研究院 Kim Kwangyoung 博士开展联合研究,开发出一种可同时去除三种细颗粒物前驱物的催化剂。
细颗粒物前驱物如氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、氨气(NH3)等主要在工业现场排放。这些前驱物在空气中发生反应,转变为呈灰白色的细颗粒物颗粒。
尤其是氮氧化物,全球排放量高达1亿吨,且毒性很强。为将氮氧化物转化为无害的氮气,会加入氨气并在催化剂作用下发生化学反应,但未参与反应的氨气会再次排出。残留氨气则需再加入另一种催化剂,使其与废气中的一氧化碳反应加以去除。此类方式需要两种催化剂,经济性较差,而且占用大量设备空间。
此次开发的金属氧化物催化剂(Cu-Ni-Al)兼具两种催化剂的功能,可同时去除三种前驱物。以去除性能的指标——转化率来看,NOx、CO、NH3的转化率分别达到93.4%、100%、91.6%。
同时,氮选择性也高达95.6%。氮选择性高,意味着未生成一氧化二氮等有害反应副产物。
研究团队还找出了该催化剂发挥最佳性能的气体配比。首次阐明了同步削减反应机理,并据此给出了在不同一氧化碳浓度环境下的最优氨气喷入比例等条件。
团队也验证了其商业化应用性能。将批量生产的粉末催化剂制成能够承受实际工厂高流速工况的块状形态(成型体)后进行性能测试,依然表现出较高的转化率。
负责统筹本研究的 Cho Seungho 教授表示:“本次开发的催化剂在相对较低的225℃条件下也可使用,并且在制成成型体后仍展现出优异性能,具有较高的商业化前景。”
本次研究由UNIST新材料工程系的 Jang Wonsik、Lee Myeongjin 研究员作为第一作者参与,成型体催化剂的实证研究由韩国生产技术研究院主导,催化机理分析则由韩国能源技术研究院主导。
研究成果被纳入纳米科学领域权威学术期刊《ACS Nano》封面论文,并于1月21日发表。
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