Le sostanze chimiche che producono smog potrebbero essere quasi eliminate dai tubi di scappamento di auto e furgoni diesel, utilizzando un nuovo concetto di catalizzatore di scarico sviluppato da KAUST. Dopo aver studiato sistematicamente più composizioni di catalizzatori, il team di ricerca ha identificato la ricetta atomica ideale per rimuovere cataliticamente NO_x dalle emissioni dei veicoli. I risultati, pubblicati su Nature Communications , risolvere un dibattito in corso sugli atomi additivi nella miscela di catalizzatori.

I recenti sviluppi nella progettazione del motore ad alta efficienza, insieme all'inasprimento delle normative sulle emissioni dei veicoli, richiedono catalizzatori di scarico del motore migliorati. NO_x della generazione attuale i catalizzatori per piccoli motori diesel funzionano in modo ottimale sopra i 200 gradi Celsius. Ora sono necessari catalizzatori che operano a temperature più basse. Tali catalizzatori devono rimuovere rapidamente NO_x dopo un avviamento a freddo e collaborare con i nuovi motori a combustione a bassa temperatura.

Sviluppare una nuova generazione di NO_x migliorati catalizzatore, la società di controllo delle emissioni automobilistiche Umicore ha collaborato con un team di ricerca del Centro di catalisi KAUST, guidato da Javier Ruiz-Martínez, per ottimizzare il design del catalizzatore.

"Abbiamo studiato materiali a base di manganese per le loro buone prestazioni e il basso costo", spiega Ruiz-Martínez. NO_x a base di manganese i catalizzatori hanno tipicamente utilizzato il cerio come drogante, anche se non c'era consenso sul ruolo del cerio in NO_x rimozione. "Il modo migliore per sviluppare nuovi catalizzatori è innanzitutto capire come funzionano questi materiali", afferma Ruiz-Martínez. Quindi, il team ha prodotto una serie di catalizzatori, incorporando quantità variabili di cerio, per risolvere il dibattito.

Il team ha prima stabilito metodi per produrre ciascun catalizzatore con una nanostruttura omogenea per consentire un confronto tra di loro. "Dopo aver verificato che i materiali del catalizzatore fossero come avevamo progettato, abbiamo cercato correlazioni tra l'attività catalitica e la quantità di cerio e manganese", afferma Ruiz-Martínez. Dopo aver tenuto conto delle differenze nell'area della superficie del catalizzatore, il team ha dimostrato che la presenza di cerio ha ridotto l'attività catalitica degli atomi di manganese.

In studi precedenti in cui il cerio sembrava aumentare l'NO_x catalitico rimozione, l'apparente effetto positivo del cerio è scomparso una volta che il team ha tenuto conto del suo impatto sulla superficie del catalizzatore. Tuttavia, il cerio ha avuto un vantaggio:sopprimere una reazione collaterale indesiderata che produce N₂ O. Come N₂ La formazione di O richiede probabilmente la partecipazione di due siti di manganese vicini, l'aggiunta di cerio può diluire il numero di siti di manganese superficiali e quindi sopprimere la reazione.

"I nostri risultati mostrano che la progettazione di materiali catalizzatori più attivi richiede la massimizzazione degli atomi di manganese sulla superficie del catalizzatore e che questi atomi di manganese sono distanziati atomicamente per evitare N₂ O formazione", afferma Ruiz-Martínez. "Stiamo ora progettando catalizzatori che espongono il manganese disperso atomicamente sulla superficie e i risultati sono estremamente promettenti." + Esplora ulteriormente

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