为什么钯催化这么火
一切的一切,起源于“民科”医生武拉斯顿(william hyde wollaston,1766~1828),他不好好干自己的本职,在1802年发现了钯和铑两种金属(插句题外话,我特别喜欢铑,rhodium的词根来源于玫瑰,因为武拉斯顿当初发现其氯盐的溶液呈现玫瑰红色),不过可惜的是,武拉斯顿本人并没有从他的这个伟大发现中获得利润,在他那个年代,钯被认为是无用的金属,在他去世后的一百多年内,钯的化学性质和他的邻居镍、铂相比较,任然被认为是相形见绌的,这个现象一直维持到1942年钯碳催化剂的发现和1946年lindlar catalyst的发现,也是这两个催化剂使得人们对钯的活性,以及对于双键和三键的亲和性得到了重视。
随着二战的结束,之后的欧洲重建工作使得对于塑料和精细化工品的需求呈现增长,walter hafner就开始研究怎么从乙烯合成浣氧乙完,当时他的做法是把乙烯和氧气通过一个钯碳床,但是得到的一种具有刺激性气味的化学品--乙全,后来这一方法得以商品化,并被称为wacker process,这一反应,奠定了钯在有机合成中重要催化剂的地位。事实上,hafner也是一个分离钯-烯丙基配位化合物的化学家,他的这一发现也为20世纪最伟大科学发现之一提供了灵感:钯催化交叉偶联反应。
(1)新型钯催化剂
汽车用三效催化剂活性成分主要由pt、pd和rh组成。rh是加速nox还原的活性组元。虽然pt和pd同时对co、hc、nox反应起催化作用,但是对nox的还原能力低于含rh催化剂。目前,rh在twc上的需求量几乎超过其可能供应量的一倍。如何在满足日益严格的尾气排放标准的同时,找到rh的替代元素,具有极大的挑战性。在3种贵金属中,pd的价格远低于pt和rh,而且pd产量丰富,如何提高pd对nox的还原能力成为研究焦点。为解决供应与需求间的矛盾,通常可减少pt、rh在单位体积中的负载量。
(2)富氧条件下的催化剂研究
为了提高燃料利用率和减少产生温室效应的co2的排放量,近年来一直研究在贫燃条件下工作的汽油发动机。研究结果表明,在富氧条件下,由于燃烧更充分,co和hc减少及空气补入量的增加,提高了nox和o2的浓度。因氧气过量,消耗了还原剂和传统的三效催化剂不能在富氧条件下净化排放物,限制了这项技术的应用。因此人们一直在探索能在贫燃条件下工作的催化剂.
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