Thị trường chất xúc tác bạch kim có mức độ tập trung cao, với 12 nhà sản xuất hàng đầu chiếm 68% thị phần toàn cầu. Heraeus, cùng với BASF và Johnson Matthey (Anh), tạo thành tầng thứ nhất, thống trị các lĩnh vực cao cấp như pin nhiên liệu và chất xúc tác hóa học tinh chế, trong khi Heraeus dẫn đầu lĩnh vực lọc khí thải ô tô với chất xúc tác bạch kim mang hoạt tính cao (chiếm 66,5% thị trường toàn cầu) và BASF cung cấp các giải pháp công nghệ và cho thuê kim loại quý thông qua mô hình Dịch vụ xúc tác (CaaS). BASF cung cấp các giải pháp công nghệ + cho thuê kim loại quý thông qua mô hình "Dịch vụ xúc tác" (CaaS), giúp giảm áp lực lên vốn của khách hàng. Tầng thứ hai bao gồm Evonik và các công ty Trung Quốc như Kaili New Material và Platinum Source Catalyst, tập trung vào việc lặp lại công nghệ bạch kim hóa thấp. Ví dụ, Platinum Source Catalysts đã phát triển chất xúc tác hợp kim bạch kim-coban thế hệ thứ hai, với lượng bạch kim thấp hơn 33% và tốc độ phân rã chỉ 3% sau 30.000 chu kỳ, đã được cung cấp cho một số công ty lò phản ứng điện.
Nếu bạn đã sử dụng chất xúc tác kim loại quý , vui lòng liên hệ với chúng tôi .
Theo cấu trúc, xúc tác platin được chia thành loại đa pha (phản ứng rắn-khí/lỏng) và loại đồng nhất (phản ứng lỏng). Xúc tác platin đa pha chiếm ưu thế (66,5%), với loại chất mang:
- Loại chất mang alumina: dùng cho quá trình hydro hóa styren, có diện tích bề mặt riêng là 289,5m²/g và tỷ lệ chuyển đổi là 94,5% (trong vòng 100 phút);
- Loại vật liệu mang cacbon: vật liệu lõi của pin nhiên liệu, nhưng cacbon bạch kim truyền thống dễ bị ăn mòn, làm bong tróc các hạt bạch kim;
- Loại vật liệu mang oxit kim loại: như Pt/TiO₂-Ov, sử dụng các chỗ khuyết oxy để tăng cường độ dẫn điện và có khả năng chống ngộ độc CO cao gấp 3 lần so với carbon Pt truyền thống.
Trong số các ứng dụng, hóa chất tinh khiết chiếm 59,6%, tiếp theo là lọc khí thải ô tô (xúc tác ba chiều) và pin nhiên liệu. Trong lĩnh vực pin nhiên liệu hydro, xúc tác bạch kim để giảm tải bạch kim đã trở thành xu hướng, ví dụ, xúc tác bạch kim đơn nguyên tử sẽ giảm 90% lượng tải điện cực màng xuống còn 0,02mg/cm².
Vai trò cốt lõi của chất xúc tác bạch kim là giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng, tăng tốc phản ứng ở nhiệt độ thấp/trung bình mà không tiêu hao năng lượng. Trong Pin Nhiên liệu Màng Trao đổi Proton (PEMFC), nơi chất xúc tác bạch kim thúc đẩy phản ứng khử oxy catốt (ORR), chất xúc tác cacbon bạch kim thông thường có hoạt độ khối lượng chỉ 0,7 A/mgPt, trong khi chất xúc tác bạch kim đơn nguyên tử tăng hoạt độ lên 3,86 A/mgPt (gấp 5,3 lần so với cacbon bạch kim thương mại) thông qua trung tâm hoạt động Pt-N₄ và khóa đường dẫn 4 electron để tránh ăn mòn sản phẩm phụ. Tương tác điện tử kim loại-chất mang (EMSI) của chất xúc tác Pt là chìa khóa để chống lại độc tính. Ví dụ, trong Pt/TiO₂-Ov, các chỗ khuyết oxy thúc đẩy dòng electron từ TiO₂ đến bạch kim, làm suy yếu khả năng hấp phụ CO và mật độ dòng điện chỉ giảm 3,67% sau khi tiêm 1.000 ppm CO, so với quá trình phân rã bạch kim-cacbon thông thường là hơn 10%.
Hiệu suất của chất xúc tác platin phụ thuộc vào thiết kế chất mang và quá trình phân tán platin. Các cải tiến về chất mang bao gồm: cacbon pha tạp nitơ để tăng hiệu quả neo giữ của các nguyên tử platin; và các chỗ khuyết oxy của titan dioxit để tối ưu hóa sự dẫn điện tử. Trong quá trình điều chế, phương pháp vi sóng liên tục đã trở thành một bước đột phá - Trường Cao đẳng Nghệ thuật và Khoa học Hồ Bắc đã sử dụng hệ thống hỗn hợp etylen glycol và bức xạ vi sóng để tổng hợp các hạt nano platin có kích thước hạt đồng đều (3,02 nm) trong 3 phút, với hoạt động oxy hóa điện metanol lên tới 76,95 mA/cm², tăng 63,6% so với các chất xúc tác thương mại. Thách thức của sản xuất hàng loạt nằm ở tính ổn định của sự phân tán ở cấp độ nguyên tử. Đại học Thượng Hải đã phát triển một chiến lược hiệp đồng nguyên tử kép (ví dụ, ghép cặp Pt-Fe) để ức chế sự kết tụ ở nhiệt độ cao thông qua các tương tác kim loại-chất mang mạnh; xúc tác có nguồn gốc Pt kết hợp công nghệ tự lắp ráp nano với công nghệ siêu mạng Pt-Co để giải quyết vấn đề đồng nhất kích thước hạt và điều chế quy mô lớn. Hiện nay, các doanh nghiệp chủ đạo đang giảm chi phí thông qua hợp kim bạch kim thấp + xử lý bằng laser và thúc đẩy phát triển chất xúc tác bạch kim đến tải trọng <0,05mg/cm².
Ngôn ngữ
