成果信息
米催化顆粒在新興的能源環(huán)境領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,最典型的代表有燃料電池的電極材料和汽車(chē)尾氣處理催化劑。納米顆粒的催化性能與其組份、尺寸有著密切的關(guān)系。本技術(shù)替代了昂貴的工業(yè)用鉑金催化劑,降低成本30%~40%,并取得了商業(yè)化的成果。因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的成功商業(yè)化,Nanostellar被世界經(jīng)濟(jì)論壇評(píng)為2008年度最具有技術(shù)創(chuàng)新的公司之一(全球共39家公司入選)。且技術(shù)通過(guò)對(duì)襯底表面進(jìn)行合理的活化和鈍化,以及分子自組裝技術(shù)從而達(dá)到對(duì)納米顆粒在襯底上生長(zhǎng)的密度控制,同時(shí)利用原子層沉積法的精確控制,使得納米顆粒尺寸的控制達(dá)到亞納米的精度。傳統(tǒng)的合成方法對(duì)于納米顆粒的可控性比較差。通過(guò)引入原子層沉積法,可以使納米顆粒大小的控制達(dá)到亞納米的精度;而通過(guò)引入不同的金屬原子層沉積的前驅(qū)體,根據(jù)生長(zhǎng)速率和循環(huán)周期的選擇和優(yōu)化,我們可以精確地控制納米顆粒的組分;同時(shí),由于納米顆粒是直接在襯底上合成的,這樣就可以大大提高其與襯底間的粘合性和導(dǎo)通性,也將提高最終產(chǎn)品的性能。研究顯示,通過(guò)原子層級(jí)的控制,可以將其催化劑效率提高數(shù)十倍。而本技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與優(yōu)化來(lái)指導(dǎo)材料的制備、表征,通過(guò)材料的計(jì)算機(jī)模擬,從微觀機(jī)理上更好地理解催化反應(yīng)進(jìn)行,縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期,降低成本。 )
背景介紹
負(fù)載型貴金屬催化劑在一些重要的化工過(guò)程中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能,廣泛地應(yīng)用于眾多的工業(yè)過(guò)程,例如 PTA 加氫中的 Pd/C 催化劑、燃料電池中 Pt/C 催化劑、汽車(chē)尾氣凈化中的 Pt 基多金屬催化劑等。由于貴金屬儲(chǔ)量有限、價(jià)格昂貴,而且在反應(yīng)過(guò)程中不可避免出現(xiàn)催化劑的流失,因此在這些重要的工業(yè)催化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)貴金屬的替代成為多相催化研究的一個(gè)重大課題。這對(duì)催化基礎(chǔ)理論的發(fā)展和催化的實(shí)踐也具有重要意義。經(jīng)過(guò)多年的努力,在某些催化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)貴金屬替代已經(jīng)成為可能,但是在諸如燃料電池、汽車(chē)尾氣凈化等重要催化過(guò)程中被廣泛使用的鉑基催化劑仍難以被有效替代,實(shí)現(xiàn)鉑的高效利用從而減少鉑的用量仍然是人們研究的一個(gè)熱點(diǎn)。)
應(yīng)用前景
此技術(shù)首先運(yùn)用于優(yōu)化燃料電池的電極材料,然后拓展到其他的納米、催化領(lǐng)域,市場(chǎng)發(fā)展空間廣闊。)