Een KAIST-onderzoeksteam heeft een volledig gedispergeerde Rh-ensemblekatalysator (ENS) ontwikkeld die beter presteert dan de commerciële dieseloxidatiekatalysator (DOC). Deze nieuw ontwikkelde ENS's zouden de behandeling van uitlaatgassen van auto's bij lage temperaturen kunnen verbeteren.

Edelmetalen zijn gebruikt voor verschillende heterogene reacties, maar het is cruciaal om de efficiëntie van katalysatoren te maximaliseren vanwege hun hoge kosten. Single-atom katalysatoren (SAC's) hebben veel aandacht gekregen omdat het mogelijk is om alle metaalatomen te gebruiken voor reacties, toch vertonen ze geen katalytische activiteit voor reacties die ensemble-sites vereisen.

In de tussentijd, koolwaterstoffen, zoals propyleen (C3H6) en propaan (C3H8) zijn typische verontreinigende stoffen in uitlaatgassen van auto's en moeten worden omgezet in koolstofdioxide (CO2) en water (H2O) voordat ze als uitlaatgassen vrijkomen. Aangezien de koolwaterstofoxidatiereactie alleen plaatsvindt tijdens splitsing van koolstof-koolstof (C-C) of koolstof-waterstof (C-H), het is essentieel om de plaats van het metaalensemble voor de katalytische reactie te beveiligen. Daarom, Er is grote behoefte aan edelmetaalkatalysatoren met hoge dispersie- en ensembleplaatsen.

Om dit probleem op te lossen, Professor Hyunjoo Lee van de afdeling Chemische en Biomoleculaire Engineering en professor Jeong Woo Han van POSTECH ontwikkelden een Rh-ensemblekatalysator met 100 procent dispersie, en toegepast op auto nabehandeling. Het hebben van een dispersie van 100 procent betekent dat elk metaalatoom voor de reactie wordt gebruikt, omdat het aan het oppervlak wordt blootgesteld.

SAC's hebben ook 100 procent dispersie, maar het verschil is dat ENS's het unieke voordeel hebben dat ze een ensemblesite met twee of meer atomen hebben.

Als resultaat van het experiment, de ENS's vertoonden uitstekende katalytische prestaties in CO, NEE, propyleen, en propaanoxidatie bij lage temperaturen. Dit is een aanvulling op het nadeel van nanodeeltjeskatalysator (NP's) die katalyse slecht uitvoeren bij lage temperaturen vanwege de lage metaaldispersie, of SAC's zonder koolwaterstofoxidatie.

Vooral, de ENS's hebben een superieure activiteit bij lage temperaturen, zelfs beter dan commerciële DOC, daarom wordt verwacht dat ze worden toegepast op de behandeling van uitlaatgassen van auto's.

Professor Lee zei:"Ik geloof dat de ENS's een academische bijdrage hebben geleverd voor het voorstellen van een nieuw concept van metaalkatalysatoren, onderscheiden van conventionele SAC's en NP's. Tegelijkertijd, ze zijn van grote waarde in de industrie van uitlaatgasbehandelingskatalysatoren."

Dit onderzoek, geleid door Ph.D. kandidaat Hojin Jeong, werd gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society op 5 juli