【解读】Nano Res.：基于三元催化反应中Rh金属尺寸效应的Rh/CeO2-ZrO2催化剂的结构活性关系

科学温故社 · 公众号 · · 2024-08-28 15:54

正文

第一作者：Dongming Chen

通讯作者： Meisheng Cui,Xiaowei Huang

通讯单位：稀土国家工程研究中心

论文DOI：10.1007/s12274-024-6643-0

成果简介

近日，稀土国家工程研究中心黄小卫院士团队在期刊 Nano Research 上发表一篇标题为”The structure–activity relationships of Rh/CeO ₂ –ZrO ₂ catalysts based on Rh metal size effect in the three-way catalytic reactions”的研究论文。本文采用湿浸渍和气氛还原相结合的方法合成了不同铑金属纳米尺寸的Rh/CeO ₂ -ZrO ₂ 三效催化剂，包括铑单原子催化剂、团簇催化剂和纳米颗粒催化剂。研究结果显示，平均粒径为1.9 nm的Rh纳米颗粒催化剂具有较好的三效催化性能。本文基于各催化剂在CO+O ₂ 、NO+CO、NO+CO+O ₂ 、HC+O ₂ 等一系列简单反应气氛下的催化活性，并利用operando红外光谱揭示了参与这些基本反应的表面中间体的性质和反应活性，发现Rh纳米颗粒上的Rh金属态位点是低温催化性能的关键因素。这项工作为Rh纳米颗粒催化剂为何具有最佳三效催化性能提供了理论解释，并为合理设计Rh金属的汽车尾气三效催化剂提供了理论依据。

图文摘要

背景介绍

三效催化剂（Three-way catalysts）是汽车尾气污染控制的核心材料和关键技术。近年来，随着国家汽车尾气排放标准的不断加严以及节能型混合动力汽车的大力推广，对汽车尾气净化催化剂及催化材料提出了新的机遇和挑战。在三效催化剂中，Rh金属催化剂不仅对NO具有高效转化能力，而且具有抗烧结和抗硫中毒等积极效果，在实际应用中一直难以被取代。由于 Rh 金属的高昂价格及其不可替代性，对于催化剂中Rh金属的高效利用和减量化一直是研究者追求的目标之一。本论文开展Rh/CeO ₂ -ZrO ₂ 催化剂Rh金属尺寸效应的构效关系研究，有利于认识Rh金属三效催化反应机理，指导高活性汽车尾气三效催化剂设计，提高Rh金属利用率。