先进的多功能催化剂可同时去除细粉尘前体

由UNIST材料科学与工程系Seungho Cho教授领导的一个研究小组公布了一种新型催化剂，可有效同时去除氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、氨（NH3）等细尘形成的前体

这一突破是与韩国工业技术研究所（KITECH）的Hong Dae Kim博士和韩国能源研究所（KIER）的Wang Young-Kim博士合作研究的结果。该研究发表在ACS Nano杂志上

特别令人担忧的是氮氧化物，全球排放量已增加到每年约1亿吨，带来了重大的毒性风险，并促使制定更严格的环境法规。为了减少此类排放，引入NH3作为还原剂，通过催化剂促进的化学反应将有害的NOx转化为无害的氮气（N2）

然而，随后释放出不参与反应的过量NH3。为了解决这个问题，通常使用第二催化剂通过使残留的NH3与废气中的CO反应来去除残留的NH3。这种传统方法需要两种类型的催化剂，这两种催化剂不太经济，需要更多的空间

新开发的催化剂基于铜-镍-铝（Cu-Ni-Al）混合金属氧化物（MMO），有效地发挥了两种催化剂的功能，可以同时去除所有三种前体类型。它实现了令人印象深刻的NOx转化率为93.4%，CO转化率为100%，NH3转化率为91.6%，氮选择性为95.6%。高选择性表明，一氧化二氮（N2O）等有害副产物被最小化

研究小组还确定了使催化性能最大化的最佳气体混合比。他们首次阐明了同时还原背后的反应机制，并提出了在CO水平波动的环境中最佳的NH3注入比

此外，该团队还验证了CuNiAl–MMO纳米结构催化剂在各个行业的实际同时去除反应（SRR）应用中的商业化性能。在这些环境中，粉末催化剂面临着重大挑战，包括工业环境中高流速导致的严重压降和烧结

为了解决这些问题，催化剂被大规模生产并涂覆在玻璃纤维板的表面上。这种方法确保催化剂能够承受苛刻的条件，同时在性能测试期间保持高转化率

此外，该团队还验证了CuNiAl–MMO纳米结构催化剂的商业化性能。尽管粉末催化剂面临挑战，例如在真实工业条件下进行测试时出现严重压降和高流速烧结，但催化剂表现出耐用性并实现了高催化转化率，突显了它们在各个行业同时去除氮氧化物、一氧化碳和氨气的潜力

Cho教授表示：“开发的催化剂在225°C的相对较低温度下高效运行，并在模塑形式下表现出优异的性能，使商业化前景广阔。”