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2020.06.24
沸石型金屬咪唑骨架衍生之三維奈米結構氧化鈷 作為氧化碳黑微粒之催化劑
族群: 跨族群  
主題: 學術研究  
作者 蔡友智
學校系所 國立中興大學 環境工程學系所
地點 全臺 全部  
研究內容

 柴油車輛已在日常生活中被廣泛使用,其廢氣排放(即氮氧化物氣體(NOx)或顆粒物(PM))是由燃料燃燒不完全所產生,將導致空氣污染日益嚴重。 一種有效的去除技術,將催化劑負載於柴油機微粒過濾器(DPF),其中柴油引擎排放的碳黑將被DPF捕獲,然後再經由催化劑催化氧化促使碳黑去除。

儘管Co3O4為最有潛力的碳黑催化劑之一,但傳統的Co3O4奈米顆粒(NPs)往往會團聚,造成活性下降。 在本文中,提出了一種替代方法,該方法使用分層結構以鈷金屬為基底的金屬有機骨架作為前體,製備出三維奈米結構的Co3O4(NSCo)。 特別選用ZIF-67作為前體,因為ZIF-67可以方便且高產率的被合成,並且可以通過簡單的煅燒流程轉化為NSCo。 所得的NSCo表現出獨特的形態,這使得NSCo比典型的Co3O4 NPs具有更多的孔隙率和比表面積。因為NSCo具有優異的結構特性,因此對於碳黑氧化的催化活性比市售的Co3O4 NPs高很多。 當使用市售的Co3O4 NPs進行碳黑氧化時還產生了大量的一氧化碳,若使用NSCo氧化碳黑時則可以完全燃燒轉換成二氧化碳。與其他的鈷金屬相關催化劑相比,NSCo能在較低的溫度下(Tig為331 oC)表現出了更高的碳黑氧化效率(100%轉率)。 實際情況中通常是H2O與NOx的混合條件,在此NCSO甚至表現出更高的催化活性,其中Tig降低至252 oC。 NSCo經過多次循環試驗中,仍保留優異的催化活性。 這些特徵證明,NSCo是一種製備簡單的三維奈米結構Co3O4催化劑,並且在較低溫度下就能有效地將碳黑氧化。
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