东北大学开发出可作为高性能汽车尾气催化剂的新材料

发布时间：2016/2/26 0:08:11

东北大学于2016年2月3日宣布，与日本物质材料研究机构合作开发出了完全不用贵金属（稀有金属）和稀土类元素（稀土）的高性能汽车尾气催化剂（纳米多孔NiCuMnO）。如果将该材料用于汽车尾气催化剂，可使材料成本降至原来的百分之一左右，有利于大量节约稀有金属和稀土。

纳米多孔金属是指呈海绵状拥有纳米尺寸细孔的金属。通过用酸对固溶体合金进行选择性腐蚀，可以形成50～100nm的自由纳米细孔。东北大学于2012年阐明了纳米多孔金属的催化活性原理，一直希望通过研究高反应产率和高耐用性，创造出新型汽车尾气催化剂。

此次开发出的纳米多孔NiCuMnO金属复合化合物是由铜、镍、锰的固体合金选择性腐蚀掉锰而实现的。这种材料对CO氧化和NO还元反应具有高活性，与原来的镍、铜催化剂相比，低温下的催化剂活性高，在为期10天的400度耐用试验中，未见到有害的NO、CO气体被释放，而是转换成了CO2。现已证实：这种材料还适合大量生产，通过大量制造铜、镍、锰合金的微粉末，并将这些粉末浸泡在酸中，可以制造大量催化剂。

在环境控制型超高压电子显微镜（一种在试剂周围导入气体，可在高压环境下观察的透射电子显微镜）下发现：这种材料在催化剂反应诱导下，微细组织会自动发生变化。这是全球首次在透射电子显微镜下观察NO还元反应。这种微细组织为活性金属（Cu和CuO）与纳米多孔NiMnO网络相互结合的构造，可以发现作为活性的主角，活性金属与氧化物界面“边界（perimeter）”比原来的纳米粒子催化剂多10多倍。另外，由于具有热稳定的纳米多孔NiMnO网络，因此在高温下具有耐用性。

这是日本科学技术振兴机构（JST）“战略性创造研究推进业务”的一环。此次的研究成果已于2月3日（德国时间）在德国国际科学杂志《Advanced Functional Materials》的在线版上公开。今后将根据此次获得的催化剂设计指针，开发具有更高活性、更高耐用性的汽车尾气催化剂，力争数年内达到实用化。另外，还将致力于将其应用于甲烷转换催化剂（由甲烷转变成有用的能源资源）。

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