在NEDO項(xiàng)目中,東京大學(xué)精密陶瓷中心、工業(yè)技術(shù)綜合研究所、栃木縣產(chǎn)業(yè)技術(shù)中心、三菱化學(xué)株式會(huì)社、蘆澤精科株式會(huì)社共同開發(fā)了新開發(fā)的超-高速沸石 結(jié)合合成法和粉末霧化法,我們開發(fā)了一種汽車用NOx凈化催化劑,它在低溫到高溫的寬溫度范圍內(nèi)都表現(xiàn)出高催化活性和耐久性。該催化劑除了提高低溫下的活性外,即使在高溫下的耐久試驗(yàn)后也保持高活性,幾乎沒有劣化,使其可以在以前無法使用的溫度范圍內(nèi)使用,從而顯著提高汽車的燃油效率。此外,以該研究成果為技術(shù)基礎(chǔ),有望進(jìn)一步提高包括NOx催化劑在內(nèi)的各種沸石基催化劑的性能。
天然沸石是通過在硅和鋁的化合物中加入堿金屬和有機(jī)物質(zhì),在高溫水中加熱合成的。所得沸石是具有骨架結(jié)構(gòu)的晶體,其中硅、鋁和氧原子規(guī)則排列。本研究利用Na(鈉)離子合成Na型沸石后,通過Na離子與Cu(銅)離子交換生成Cu型沸石來表示廢氣處理催化劑的活性。Cu型沸石的耐熱性被認(rèn)為取決于在骨架結(jié)構(gòu)中形成和殘留的結(jié)構(gòu)缺陷,而在包括低溫區(qū)在內(nèi)的廣泛溫度范圍內(nèi)的催化活性取決于Cu的分布和存在密度沸石晶體中的離子。在這個(gè)NEDO項(xiàng)目中,東京大學(xué)、國立先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所和三菱化學(xué)公司利用新的合成方法開發(fā)了具有上述性能的沸石催化劑,并進(jìn)行了粉碎和重結(jié)晶等后處理栃木縣工業(yè)技術(shù)中心和Ashizawa Finetech Co., Ltd.對沸石催化劑的性能進(jìn)行了改進(jìn)。此外,精細(xì)陶瓷中心和國家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院(AIST)負(fù)責(zé)闡明催化功能表現(xiàn)機(jī)制和劣化機(jī)制,為未來進(jìn)一步提高性能進(jìn)行研究和開發(fā),并獲得了以下結(jié)果。
傳統(tǒng)的Cu型沸石催化劑在200℃以下的低溫下活性較低,在高溫蒸汽存在下的耐久試驗(yàn)后活性通常會(huì)顯著下降。相比之下,新開發(fā)的催化劑不僅在低溫下具有高活性,而且即使在高溫下的耐久試驗(yàn)后,也能保持高活性,幾乎沒有劣化。這是通過優(yōu)化沸石結(jié)構(gòu)和盡量減少晶體中的缺陷來實(shí)現(xiàn)的。