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新日铁材料开发出新型尾气净化催化剂,日产新

新日铁材料与新日本制铁尖端技术研究所联合开发出了可大幅减少稀有金属用量的新型尾气净化催化剂。通过研发使稀有金属微粒子分散的氧化物的成分和结构,使稀有金属用量比原来减少7成左右。所开发的催化剂没有使用铂,某些条件下不使用铑也能得到充分的催化剂效果。

上周五,日本日产汽车公司开发出了一种贵金属使用量约为原来50%的汽油车尾气净化用新型催化剂。日产表示将力争从今年下半年在日产和雷诺的新车型开始采用,并扩大使用范围。

新型催化剂中,用铁氧化物代替原来的铝氧化物作为分散金属微粒子的材料。向铁氧化物中添加碱土金属,通过形成“纳米复合结晶组织”得到了高催化剂活性效果。纳米复合结晶组织组合使用多个不同的结晶相、以纳米级复合而成。纳米复合结晶组织与金属微粒子间产生强烈的相互作用,通过改变金属微粒子的电子状态使催化剂活性得以大幅提高。

为了净化汽车尾气,催化剂中一直采用Pt、Pd等贵金属。一般采用在铝基材上分布贵金属的方式,不过,如果受到尾气的高温作用,贵金属之间就会凝集,使表面积缩小,从而降低净化作用。因此原有的催化剂为了保持性能,都需要事先增加贵金属的使用量。

原来的汽油发动机尾气净化催化剂是将铂、铑、钯的金属微粒子分散在铝氧化物的表面上。一般情况下,为提高铝氧化物的性能会添加镧等稀土金属,而新型催化剂不使用稀土金属也能得到高催化剂效果。

日产此次以纳米水平对催化剂的构造进行了改进。为了防止基材上的贵金属凝集,在基材之间配置了间隔材料。这样,便可防止贵金属的表面积缩小,以约为原来50%的贵金属使用量,实现了与原来同等的尾气净化性能。据悉铂价格在4月至6月之间同比去年增长了9%,而铑和钯价格也分别增长了24%和6%,在全球原材料普遍上涨之时,该技术将大大降低成本。

新型催化剂的另一特点是,在大温度范围的尾气条件下均能得到稳定的催化剂效果。另外,已证实新型催化剂能够经受900℃的尾气温度。这样,新型催化剂便可抑制金属微粒子的集中,有望实现长期的耐久性。

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此外,有关金属催化剂的高活性化机理,目前正通过高能源加速器研究机构·放射光科学研究设施和新日本制铁尖端技术研究所联合推进的放射光研究加以阐明。

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新日铁材料已经开始将新型催化剂材料作为摩托车尾气净化催化剂的样品评测,还打算将其应用于柴油发动机催化剂等汽车用途。今后将以现有的金属蜂窝基材和新型催化剂材料为中心,加强环境部材领域的业务拓展。

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