GOALI: Emission, transport and trapping of platinum group derived mobile species in automotive exhaust catalysts

目标:汽车尾气催化剂中铂族衍生移动物质的排放、传输和捕集

基本信息

  • 批准号:
    1707127
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-07-01 至 2021-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Next-generation fuel-efficient combustion engines require improved catalytic converters in the exhaust system. The proposed research addresses the design of these catalysts by employing novel porous structures. The overarching goal is to reduce exhaust emissions while minimizing impact on fuel economy and reducing the need for precious metals such as Pt and Pd. The proposed research is an industry-university collaboration between GM Global R&D and the University of New Mexico. The project will provide opportunities for students and early career researchers to learn about the challenges in implementing new technologies for exhaust emissions control.The research challenge being addressed here impacts the entire class of heterogeneous catalysts used for meeting the needs for energy, materials and fuels. Automotive exhaust catalysts are subjected to elevated temperatures that lead to growth of nanoparticle size through Ostwald ripening and to loss of activity. The research will look into the role of pore structure and chemistry in the transport of mobile species during Ostwald ripening and in the trapping of the mobile species to limit the growth of particles. Model porous catalysts will be synthesized with systematic control of the size of the pores and the connectivity of the pore network. The transport rates of the mobile species will be studied. Modifying the surface chemistry can influence the diffusive transport and can also effectively trap the mobile species once they get emitted from nanoparticles. The overall outcome from these model studies is a decrease in particle growth rates due to decreased transport rates in pores. Insights from these model porous catalysts will be translated to powder catalysts and tested under realistic conditions using the facilities of the industry partner. The close participation of industry and university researchers is critical for validating the concepts and models. GM has committed significant resources in terms of people time and access to facilities, to enable this research to be successful. The partnership will help address significant unknowns in the understanding of catalyst sintering, and will lead to advances in the synthesis of novel catalysts with improved reactivity and more efficient use of precious metals.The project is co-funded by the Grant Opportunities for Academic Liaison with Industry (GOALI).
下一代节能内燃机需要改进排气系统中的催化转化器。拟议的研究通过采用新型多孔结构来设计这些催化剂。 总体目标是减少废气排放,同时最大限度地减少对燃油经济性的影响,并减少对铂和钯等贵金属的需求。 拟议的研究是通用汽车全球研发中心和新墨西哥大学之间的产学合作。 该项目将为学生和早期职业研究人员提供了解实施废气排放控制新技术所面临的挑战的机会。这里解决的研究挑战影响着用于满足能源、材料和燃料需求的整个多相催化剂类别。 汽车尾气催化剂会受到高温的影响,导致纳米颗粒尺寸因奥斯特瓦尔德熟化而增大并失去活性。 该研究将研究孔结构和化学在奥斯特瓦尔德成熟过程中移动物质传输以及捕获移动物质以限制颗粒生长中的作用。将通过系统控制孔的尺寸和孔网络的连通性来合成模型多孔催化剂。 将研究移动物种的运输速率。 改变表面化学性质可以影响扩散传输,并且还可以有效地捕获从纳米颗粒中发射出来的移动物质。这些模型研究的总体结果是,由于孔隙中传输速率降低,颗粒生长速率降低。这些多孔催化剂模型的见解将转化为粉末催化剂,并使用行业合作伙伴的设施在实际条件下进行测试。行业和大学研究人员的密切参与对于验证概念和模型至关重要。 通用汽车在人员时间和设施使用方面投入了大量资源,以使这项研究取得成功。 此次合作将有助于解决催化剂烧结理解中的重大未知问题,并将推动新型催化剂合成的进步,提高反应活性并更有效地利用贵金属。该项目由学术联络资助机会与工业(GOALI)。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Restricting the growth of Pt nanoparticles through confinement in ordered nanoporous structures
通过限制有序纳米多孔结构来限制 Pt 纳米颗粒的生长
  • DOI:
    10.1016/j.apcata.2020.117858
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ghosh, Arnab;Pham, Hien;Higgins, Jack;Van Swol, Frank;DeLaRiva, Andrew;Melton, Matthew;Kunwar, Deepak;Qi, Gongshin;Oh, Se H.;Wiebenga, Michelle
  • 通讯作者:
    Wiebenga, Michelle
Opportunities and challenges in the development of advanced materials for emission control catalysts
  • DOI:
    10.1038/s41563-020-00805-3
  • 发表时间:
    2020-10-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    41.2
  • 作者:
    Datye, Abhaya K.;Votsmeier, Martin
  • 通讯作者:
    Votsmeier, Martin
Investigating anomalous growth of platinum particles during accelerated aging of diesel oxidation catalysts
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2020.118598
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    22.1
  • 作者:
    Deepak Kunwar;Cristhian Carrillo;Haifeng Xiong;E. Peterson;A. DeLaRiva;Arnab Ghosh;Gongshin Qi;Ming-Mei Yang;Michelle H. Wiebenga;S. Oh;Wei Li;A. Datye
  • 通讯作者:
    Deepak Kunwar;Cristhian Carrillo;Haifeng Xiong;E. Peterson;A. DeLaRiva;Arnab Ghosh;Gongshin Qi;Ming-Mei Yang;Michelle H. Wiebenga;S. Oh;Wei Li;A. Datye
Design considerations for low-temperature hydrocarbon oxidation reactions on Pd based catalysts
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2018.05.049
  • 发表时间:
    2018-11-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    22.1
  • 作者:
    Xiong, Haifeng;Wiebenga, Michelle H.;Datye, Abhaya K.
  • 通讯作者:
    Datye, Abhaya K.
Using a Combination of HAADF and SE Imaging to Locate Pt Nanoparticles within a Mesoporous Silica Diesel Oxidation Catalyst
结合使用 HAADF 和 SE 成像来定位介孔二氧化硅柴油氧化催化剂中的 Pt 纳米颗粒
  • DOI:
    10.1017/s143192761800898x
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Pham, Hien N.;Howe, Jane Y.;Ghosh, Arnab;Melton, Matthew;Kunwar, Deepak;Peterson, Eric J.;Datye, Abhaya K.
  • 通讯作者:
    Datye, Abhaya K.
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知道了