In den letzten Jahren hat die Luftverschmutzung gravierende Auswirkungen auf die Gesundheit der Menschen und der Lebensqualität. Laut Statistik Abgase der Kraftfahrzeuge, die für 60-70% der gesamten Luftverschmutzung in der Stadt ausmachen. Unter ihnen die schwersten war zweifellos die Stickoxid (nO) und Kohlenmonoxid (CO). nO farblos, geruchlos bei Raumtemperatur und verursachen beim Menschen Krebs und nO in der Luft zu NO2 oxidiert werden, haben NO2 eine starke stimulierende Wirkung auf das Atmungssystem und wird in die CO gesaugt hemmt die Fähigkeit von Hämoglobin zu transportieren Sauerstoff, erstickend und sogar das Leben gefährden.
Wie können wir Fahrzeugabgase reinigen? Forscher haben eine Methode entwickelt, die einen Metalloxidkatalysator verwendet, der aktiven Sauerstoff für die Oxidation von CO zu CO2 liefern kann und außerdem Sauerstoffleerstellen für die Reduktion von NO zu N2 zur Speicherung von Sauerstoff bietet. Redox-Zyklus, während CO und NO zwei schädliche Substanzen entfernen, damit das Fahrzeugabgas gereinigt werden kann.
Jedoch wird in diesem katalytischen Prozess, wenn der Katalysator nicht mehr aktiven Sauerstoff bereitzustellen, oder kann nicht mehr Sauerstoff-Fehlstellen bereitstellen, die Redoxzyklus begrenzen, die Schadstoffbeseitigung zu verringern. So wird das Metalloxid katalytische Material Sauerstoffatome können aus der Bondage von Metall entweichen und dann erfolgreich am Redoxzyklus teilnehmen. Dies wird zu einem Schlüsselproblem, das die Effizienz der Abgasreinigung von Automobilen einschränkt.
Wie man die Rolle von Metall-Sauerstoff schwächen, die Aktivität von Sauerstoffatomen erhöhen, Sauerstoffatomen so weit wie möglich aus der Bindung von Metall entkommen und an der Reaktion teilnehmen kann, ist zu einem Problem geworden, das Wissenschaftler überwinden müssen.
Unter normalen Umständen sollte jedoch die Wechselwirkung zwischen den Metallatomen und Sauerstoffatomen im Metalloxid, die Koordinationsbedingung usw. vollständig der Kristallstruktur des Oxids folgen.Wenn diese Struktur einmal gebildet ist, wird sie sehr stabil sein, und die Sauerstoffatome werden im Kristallgitter gehalten. Vor einigen Tagen entwickelten das Forschungsteam von Sun Jian und Yu Jiafeng des Dalian-Instituts für Chemische Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften einen "Fluchtplan" für Sauerstoffatome in Metalloxiden.
Das Kernproblem dieses Plans besteht darin, sich die Zeit zu nehmen!
Diese Hochtemperaturverfahren Oxid Quenching ‚Zeitdifferenz genannt wird, und unter Verwendung einer Hochtemperaturflamme 2000 ℃ schnelle Bildung von Oxiden, und dann, nach der Bildung einer im wesentlichen kristallinen Struktur -oxid, erzeugt eine starke Wechselwirkung zwischen dem Metall und Sauerstoff bevor sie schnell, die Zwischenübergangszustände ‚Crawl‘ out gekühlt!
Dieses Mal wird die Oxid-Kristallstruktur im wesentlichen, aber nicht genug Zeit, um ein Sauerstoffatom und umgeordneter Form starken Wechselwirkung mit dem Metallatom, der metastabilen Zustand der Unordnung. Dieses Verfahren ist sehr kurz, die Zersetzung des Vorläufers des Oxids von der gesamte Sammlung Prozess, Forscher erfordern innerhalb weniger Sekunden abgeschlossen sein muss kontrolliert werden, das ist die eigentliche ‚Kampf Hand Geschwindigkeit‘ auf.
Auf diese Weise haben die Forscher die Sauerstoffatome während des Übergangs in einen ungeordneten Zustand gesperrt: Metallatome haben eine schwächere Bindung an Sauerstoffatome, unter milderen Reaktionsbedingungen können Sauerstoffatome aus der Metallbindung entweichen und daran teilnehmen Redox-Zyklus, der die Reinigung von Autoabgasen beschleunigt.
Sauerstoffatome entgehen der Metallbindung
Es wurde gefunden, dass in den durch dieses Verfahren hergestellten Ce-Zr-Festlösungsoxiden keine Sauerstoffleerstellen gefunden wurden, was darauf hinweist, dass metastabile Sauerstoffatome in dem Katalysator vor der Reaktion und unter relativ milden Bedingungen, wie Reduktion bei niedriger Temperatur, Vakuumbehandlung, stabil vorliegen können. Eine große Menge an aktivem Sauerstoff kann durch Trägermetalle usw. freigesetzt werden. Verglichen mit dem herkömmlichen Ce-Zr-Oxid, das durch das Kopräzipitationsverfahren hergestellt wurde, erhöht sich die Menge an Sauerstoffleerstellen, die von den durch das FSP-Verfahren erzeugten Oxiden bereitgestellt werden kann, um das 19-fache.
Die Forschungsergebnisse stellen eine technische Grundlage für die Entwicklung von Tieftemperatur-effizienten Autoabgasreinigungskatalysatoren dar, und diese katalytische Materialaufbereitungstechnologie stellt neue Ideen für das Design und die Anwendung von neuen oxidkatalytischen Materialien dar. Verwandte Forschungsergebnisse wurden online in der "Chemical Science" veröffentlicht. (Chemical Science, 2018, 9, 3386-3394) Magazin.