Professor Hyunjoo Lee e candidato a PhD Hojin Jeong. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)
Uma equipe de pesquisa da KAIST desenvolveu um catalisador de conjunto Rh totalmente disperso (ENS) que mostra melhor desempenho do que o catalisador de oxidação de diesel comercial (DOC). Este ENSs recentemente desenvolvido pode melhorar o tratamento de exaustão de automóveis em baixa temperatura.
Metais preciosos têm sido usados para várias reações heterogêneas, mas é crucial maximizar a eficiência dos catalisadores devido ao seu alto custo. Catalisadores de átomo único (SACs) têm recebido muita atenção porque é possível que todos os átomos de metal sejam usados para reações, ainda assim, eles não mostram atividade catalítica para reações que requerem locais de conjunto.
Enquanto isso, hidrocarbonetos, como o propileno (C3H6) e o propano (C3H8) são poluentes típicos de gases de escapamento de automóveis e devem ser convertidos em dióxido de carbono (CO2) e água (H2O) antes de serem liberados como escapamento. Uma vez que a reação de oxidação de hidrocarbonetos prossegue apenas durante a clivagem da ligação carbono-carbono (C-C) ou carbono-hidrogênio (C-H), é essencial proteger o local do conjunto de metal para a reação catalítica. Portanto, catalisadores de metais preciosos com alta dispersão e locais de conjunto são muito necessários.
Para resolver este problema, O Professor Hyunjoo Lee do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular e o Professor Jeong Woo Han da POSTECH desenvolveram um catalisador de conjunto Rh com 100 por cento de dispersão, e aplicou-o ao pós-tratamento automotivo. Ter uma dispersão de 100 por cento significa que cada átomo de metal é usado para a reação, uma vez que está exposto na superfície.
Figura 1. Conceito de catalisador de ensemble Rh para tratamento de exaustão de automóveis. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)
SACs também têm 100 por cento de dispersão, mas a diferença é que os ENSs têm a vantagem única de ter um local de conjunto com dois ou mais átomos.
Como resultado do experimento, os ENSs mostraram excelente desempenho catalítico em CO, NÃO, propileno, e oxidação do propano a baixas temperaturas. Isso complementa a desvantagem do catalisador de nanopartículas (NPs) que desempenha mal a catálise em baixas temperaturas devido à baixa dispersão de metal, ou SACs sem oxidação de hidrocarbonetos.
Em particular, os ENSs têm atividade superior em baixa temperatura, ainda melhor do que o DOC comercial, portanto, espera-se que sejam aplicados ao tratamento de exaustão de automóveis.
Figura 2. Comparação de estrutura e desempenho de catalisador de átomo único e catalisador de conjunto. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)
Professor Lee disse, “Acredito que as ENSs tenham dado contribuição acadêmica ao propor um novo conceito de catalisadores metálicos, diferenciando de SACs e NPs convencionais. Ao mesmo tempo, eles são de grande valor na indústria de catalisadores de tratamento de exaustão. "
Essa pesquisa, liderado por Ph.D. candidato Hojin Jeong, foi publicado no Jornal da American Chemical Society em 5 de julho.
Figura 3. Imagens de mapeamento de espectroscopia de raios-X de dispersão de energia (EDS) para SAC, ENS, e NP, respectivamente (verde, Eh; vermelho, Ce). Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)
