催化NH₃氧化受金外层纳米粗度的影响

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 催化剂是一种催化剂.
• 表面化学 表面化学

背景情况:

• 氨 (NH3) 氧化对于选择性催化还原 (SCR) 系统至关重要.
• 开发高效和选择性的NH3氧化催化剂是一个持续的挑战.
• (Pt) 基催化剂以其活性而闻名,但需要优化用于工业用途.

研究的目的:

• 在具有不同表面粗度的Fe-Cr-Al金属上制造和表征Pt覆盖层催化剂.
• 研究表面形态对NH3氧化活性和选择性的影响.
• 了解催化剂结构与NH3氧化性能之间的基本关系.

主要方法:

• 脉冲正极弧等离子沉积,在Fe-Cr-Al (SUS) 薄膜上创建Pt覆盖层.
• 在镜面抛光 (Pt/p-SUS),未抛光 (Pt/SUS) 和粗 (Pt/Al2O3/SUS) 基板上制造催化剂.
• 使用电子显微镜,激光扫描共聚焦显微镜和化学吸收来分析纳米级粗度.
• 在200°C测量NH3氧化活性和选择性.

主要成果:

• 随着表面粗度的降低,催化剂活性增加: Pt/Al2O3/SUS < Pt/SUS < Pt/p-SUS.
• 在更光滑的Pt覆盖层上,NH3氧化的周转频率 (TOF) 显著更高 (Pt/p-SUS:267分−1).
• 更光滑的Pt表面有利于N2产量而不是N2O,这表明选择性增强.

结论:

• Pt覆盖层的表面光滑性在增强NH3氧化活性和选择性方面发挥着关键作用.
• 与粗的同行相比,Pt/p-SUS催化剂表现出优越的性能.
• 这些发现为设计用于选择性NH3氧化过程的先进Pt催化剂提供了基本的见解.