Copper, the bright future of the vehicle catalyst?

Datum: 19 december 2017

Locatie: Campus Groenenborger, V0.08 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Groenenborger)

Tijdstip: 16.30 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Chemie

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Qi XIN - Faculteit Wetenschappen, Departement Chemie



Abstract

In ons dagelijks leven speelt de auto een cruciale rol in het efficiënt transporteren van mensen en goederen. Tegenwoordig rijdt nog steeds meer dan 80 % van de voertuigen op fossiele brandstof. Ondanks de grote efficiëntie van de verbrandingsmotoren die daarvoor worden gebruikt, ontstaan er tijdens het verbrandingsproces schadelijke uitlaatgassen, zoals koolstofmonoxide (CO), koolwaterstoffen (HC) stikstofoxiden (NOx) en fijn stof (PM). Deze polluenten hebben een dramatisch effect op onze gezondheid en op ons milieu.

Omwille van de effecten die deze polluenten hebben op onze leefwereld, heeft de auto-industrie, in samenwerking met duizenden wetenschappers en ingenieurs, systemen ontwikkeld om uitlaatgassen te zuiveren. Auto’s die op benzine rijden worden tegenwoordig allemaal uitgerust met een zogenaamde “driewegkatalysator” die in staat is om de toxische uitlaatgassen om te zetten in minder schadelijke producten zoals CO2, H2O en N2. Hiervoor heeft de katalysator drie schaarse edelmetalen nodig, namelijk platina (Pt), palladium (Pd) en rhodium (Rh). Door de wereldwijde schaarsheid en de hoge vraag vanuit de auto-industrie is de prijs van deze materialen de voorbije jaren fors gestegen.

Het is dus noodzakelijk om een duurzamer en goedkoper actief materiaal te vinden ter vervanging van de edelmetalen die nu nog worden gebruikt bij het bouwen van autokatalysatoren. Daarvoor is het element koper een beloftevolle kandidaat gebleken. Naast een lage prijs heeft het ook een hoge recycleerbaarheid en een goede katalytische activiteit. Om koper effectief te kunnen gebruiken in de autokatalysator, staan we echter eerst nog voor een aantal uitdagingen. Het eerste en grootste probleem is de relatief lagere activiteit van het element in vergelijking met de edelmetalen om de uitlaatgassen simultaan te converteren. Het tweede probleem is de lagere thermische stabiliteit waardoor de katalysator zal deactiveren bij een hoge temperatuur van het uitlaatgas (>700 °C).

In dit doctoraat wordt naar een synthesemethode gezocht voor de koperkatalysator aanmaak die gebruikt kan worden voor benzine uitlaatgaszuivering. Deze methode moet eenvoudig, efficiënt en industrieel schaalbaar zijn. Daarnaast moet deze methode een hoge koperdispersiegraad en een sterke metaal-drager interactie kunnen garanderen. Zo zal het eindproduct in staat zijn om een hogere katalytische activiteit en stabiliteit te bieden.



Link: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen