孤立貴金属の特異な局所状態を利用した窒素酸化物還元サイトの創出

利用孤立的贵金属的独特当地条件创建氮氧化物还原点

• 批准号: 21K04775
• 负责人: 佐藤 勝俊
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04775/
• 关键词: 窒素酸化物; 孤立貴金属; 電子状態; 局所構造; NOx還元; 自動車触媒; 合金; 排ガス浄化

本研究では，ごく少量の貴金属を第二金属の結晶構造中に原子レベルで孤立させることによって，特異な構造および電子状態を発現させ，これをNOxの吸着・活性化を効率的に進める活性サイトとして展開することを目的とする．特に低燃費化による排ガス組成の変化に伴って要求が高まっている酸素過剰雰囲気下でも高い窒素酸化物（NOx）還元活性を示す触媒の開発を主たるターゲットとする．昨年度に引き続き，Ptに対して第4周期の遷移元素を中心とした第二金属の複合化を試みた．担体としてはAl2O3および一部の組み合わせについてはCe-Zr複合酸化物を使用し，これに含浸法でPt及び第二金属の前駆体を担持した．調製した触媒前駆体を水素雰囲気下で高温還元処理することで複合触媒を調製した．昨年度検討したPt-遷移金属の組み合わせから検討対象を拡張し，触媒調製とNO+CO+O2+C3H6反応をモデルとした活性評価を進めたところ，いくつかのPt-遷移金属の組み合わせについて，酸素過剰条件下において高い三元活性触媒能を示すことが知られているRh系触媒を凌ぐNOx浄化活性を示すことを見出した．また，第三金属として更に遷移金属を添加して更なる活性，特性の向上を狙ったものの，二元系の複合化触媒を超える性能を得ることはできなかった．これらの触媒についてキャラクタリゼーションを実施した．本年度はSTEM-EDSによる原子分解能観察を実施した．その結果，高いNOx還元活性を示した触媒はPtと第二金属の固溶がよく進み，Ptの分散が進んでいるのに対し，低活性触媒の多くはPtと第二金属の分離，凝集が進んでいる事がわかり，Ptの作用の発現に局所構造が強く寄与していることを確認することができた．

在这项研究中，我们通过在第二种金属的晶体结构中分离出少量的贵金属，开发出独特的结构和电子状态，并将其作为有效吸附和活化NOx的活性位点。是将其开发为特别是，主要目标是开发即使在富氧气氛中也能表现出高氮氧化物（NOx）还原活性的催化剂，由于燃料效率提高而导致废气成分发生变化，因此对这种催化剂的需求不断增加。继去年之后，我们尝试将铂与第二种金属（主要是第四时期的过渡元素）复合。 Al 2 O 3 以及在某些组合中的Ce-Zr复合氧化物用作载体，并且通过浸渍方法将Pt和第二金属前体负载在这些载体上。通过将制备的催化剂前体在氢气气氛中进行高温还原处理来制备复合催化剂。我们从去年研究的Pt-过渡金属组合扩大了研究范围，并以NO+CO+O2+C3H6反应为模型进行了催化剂制备和活性评估，我们发现该催化剂表现出超过NOx净化活性。 Rh基催化剂，已知在过度条件下表现出高三效活性催化性能。此外，尽管我们尝试通过添加过渡金属作为第三金属来进一步提高活性和性能，但我们无法获得优于二元复合催化剂的性能。对这些催化剂进行了表征。今年，我们使用 STEM-EDS 进行了原子分辨率观测。结果显示，NOx还原活性高的催化剂具有良好的Pt和第二金属的固溶体，并且Pt的分散正在进行，而在大多数活性低的催化剂中，Pt和第二金属分离并团聚。我们能够确认局部结构对 Pt 的作用表达有很大贡献。

项目成果

酸素過剰条件での排ガス浄化活性向上を目指した白金-汎用金属複合触媒の開発

开发铂通用金属复合催化剂，旨在提高氧过量条件下的废气净化活性

• 发表时间: 2022
• 作者: 山内紀子;内野七海;小林芳男;川口敦史;尾形慎;森尻康介，佐藤勝俊，山田博史，永岡勝俊
• 通讯作者: 森尻康介，佐藤勝俊，山田博史，永岡勝俊

NOx Reduction Activity of Isolated Electron‐Rich Pt in Pt-Co/Al2O3 catalyst for NO-CO-C3H6-O2 Reaction

Pt-Co/Al2O3 催化剂中孤立富电子 Pt 对 NO-CO-C3H6-O2 反应的 NOx 还原活性

• 发表时间: 2021
• 作者: Katsutoshi Sato;Yuto Motoyama;Ayano Ito;Yuichiro Wada;Katsutoshi Nagaoka
• 通讯作者: Katsutoshi Nagaoka