Os produtos químicos produtores de poluição atmosférica podem ser quase eliminados dos escapamentos de carros e vans a diesel, usando um novo conceito de catalisador de escape desenvolvido na KAUST. Depois de estudar sistematicamente várias composições de catalisadores, a equipe de pesquisa identificou a receita atômica ideal para remover cataliticamente NO_x das emissões dos veículos. As descobertas, publicadas em Nature Communications , resolvem um debate em andamento sobre átomos aditivos na mistura de catalisadores.
Desenvolvimentos recentes em projetos de motores de alta eficiência, juntamente com regulamentações de emissões de veículos mais rígidas, exigem catalisadores de exaustão de motor aprimorados. Geração atual NÃO_x catalisadores para motores diesel pequenos têm um desempenho ideal acima de 200 graus Celsius. Catalisadores que operam em temperaturas mais baixas agora são necessários. Esses catalisadores precisam remover rapidamente NO_x após uma partida a frio e faça parceria com os novos motores de combustão de baixa temperatura.

Para desenvolver uma nova geração de NO_x melhorado catalisador, a empresa de controle de emissões automotivas Umicore fez parceria com uma equipe de pesquisa do KAUST Catalysis Center, liderada por Javier Ruiz-Martínez, para otimizar o design do catalisador.

"Investigamos materiais à base de manganês por seu bom desempenho e baixo custo", explica Ruiz-Martínez. NO_x à base de manganês Os catalisadores normalmente usam o cério como dopante, embora não haja consenso sobre o papel do cério no NO_x remoção. "A melhor maneira de desenvolver novos catalisadores é primeiro entender como esses materiais funcionam", diz Ruiz-Martínez. Assim, a equipe produziu uma série de catalisadores, incorporando quantidades variadas de cério, para encerrar o debate.

A equipe primeiro estabeleceu métodos para produzir cada catalisador com uma nanoestrutura homogênea para permitir uma comparação entre eles. "Depois de nos certificarmos de que os materiais do catalisador eram como projetamos, procuramos correlações entre a atividade catalítica e a quantidade de cério e manganês", diz Ruiz-Martínez. Depois de contabilizar as diferenças na área de superfície do catalisador, a equipe mostrou que a presença de cério diminuiu a atividade catalítica dos átomos de manganês.

Em estudos anteriores onde o cério parecia aumentar o NO_x catalítico Após a remoção, o aparente efeito positivo do cério desapareceu assim que a equipe considerou seu impacto na área da superfície do catalisador. No entanto, o cério teve um benefício:suprimir uma reação indesejada produzindo N₂ O. Como N₂ A formação de O provavelmente requer a participação de dois sítios de manganês vizinhos, a adição de cério pode diluir o número de sítios de manganês na superfície e assim suprimir a reação.

"Nossas descobertas mostram que o design de materiais catalisadores mais ativos requer a maximização dos átomos de manganês na superfície do catalisador e que esses átomos de manganês sejam espaçados atomicamente para evitar N₂ formação O", diz Ruiz-Martínez. "Estamos agora projetando catalisadores expondo manganês atomicamente disperso na superfície, e os resultados são extremamente promissores." + Explore mais

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