Рынок платиновых катализаторов отличается высокой концентрацией: на долю 12 крупнейших производителей приходится 68% мировой доли. Heraeus совместно с BASF и Johnson Matthey (Великобритания) образуют первый эшелон, доминируя в таких высокотехнологичных секторах, как топливные элементы и тонкие химические катализаторы, в то время как Heraeus лидирует в секторе очистки выхлопных газов автомобилей со своими высокоактивными платиновыми катализаторами на носителях (66,5% мирового рынка), а BASF предоставляет лизинг драгоценных металлов и технологические решения в рамках своей модели Catalyst-as-a-Service (CaaS). BASF предоставляет лизинг драгоценных металлов + технологические решения в рамках модели «Catalyst as a Service» (CaaS), которая снижает нагрузку на капитал клиентов. Второй эшелон включает Evonik и китайские компании, такие как Kaili New Material и Platinum Source Catalyst, которые фокусируются на итерации технологии с низким платинированием. Например, компания Platinum Source Catalysts разработала катализаторы на основе сплава платины и кобальта второго поколения с содержанием платины на 33% ниже и скоростью распада всего 3% за 30 000 циклов, которые поставляются ряду компаний, производящих энергетические реакторы.
Если у вас есть отработанные катализаторы из драгоценных металлов , свяжитесь с нами .
По структуре платиновые катализаторы подразделяются на многофазные (реакция твердое-газ/жидкость) и гомогенные (реакция жидкость). Многофазные платиновые катализаторы являются доминирующими (66,5%), тип носителя:
- Тип носителя - оксид алюминия: используется для гидрирования стирола, с удельной поверхностью 289,5 м²/г и степенью конверсии 94,5% (в течение 100 минут);
- Тип носителя углерода: основной материал топливного элемента, но традиционный платиновый углерод легко подвергается коррозии, что приводит к отрыву частиц платины;
- Тип носителя на основе оксида металла: например, Pt/TiO₂-Ov, который использует кислородные вакансии для повышения электропроводности и имеет в 3 раза более высокую устойчивость к отравлению CO, чем традиционный платиновый углерод.
Среди областей применения 59,6% приходится на чистую химию, далее следуют системы очистки выхлопных газов автомобилей (трёхкомпонентные катализаторы) и топливные элементы. В области водородных топливных элементов платиновые катализаторы стали тенденцией для снижения содержания платины. Например, одноатомные платиновые катализаторы позволяют снизить содержание платины на 90%, а содержание платины на мембранном электроде — до 0,02 мг/см².
Основная роль платиновых катализаторов заключается в снижении энергии активации реакции и ускорении её при низких/средних температурах без саморасходования. В топливных элементах с протонообменной мембраной (PEMFC), где платиновый катализатор управляет катодной реакцией восстановления кислорода (ORR), обычные платиновые углеродные катализаторы имеют массовую активность всего 0,7 А/мгPt, в то время как одноатомные платиновые катализаторы повышают её до 3,86 А/мгPt (в 5,3 раза больше, чем у коммерческого платинового углерода) благодаря активному центру Pt-N₄ и блокируют 4-электронный путь, предотвращая коррозию побочных продуктов. Взаимодействие электронов с металлом-носителем (EMSI) платиновых катализаторов играет ключевую роль в устойчивости к токсичности. Например, в Pt/TiO₂-Ov вакансии кислорода направляют поток электронов от TiO₂ к платине, ослабляя адсорбцию CO, а плотность тока падает всего на 3,67% после инъекции 1000 ppm CO по сравнению с обычным падением плотности тока в платине и углероде более чем на 10%.
Производительность платиновых катализаторов зависит от конструкции носителя и процесса дисперсии платины. Инновации в области носителей включают: легированный азотом углерод для повышения эффективности закрепления атомов платины; и кислородные вакансии диоксида титана для оптимизации электронной проводимости. В процессе приготовления непрерывный микроволновый метод стал прорывной точкой - Хубэйский колледж искусств и наук использовал смешанную систему этиленгликоля и микроволнового излучения для синтеза наночастиц платины с однородным размером частиц (3,02 нм) за 3 минуты, с активностью электроокисления метанола до 76,95 мА/см², что на 63,6% больше по сравнению с коммерческими катализаторами. Проблема массового производства заключается в стабильности дисперсии на атомном уровне. Шанхайский университет разработал двухатомную синергетическую стратегию (например, спаривание Pt-Fe) для подавления высокотемпературной агломерации посредством сильных взаимодействий металл-носитель; Катализ на основе платины (Pt) сочетает в себе нано-самоорганизацию с технологией сверхрешеток Pt-Co для решения проблемы гомогенизации размера частиц и крупномасштабного производства. В настоящее время ведущие предприятия снижают стоимость, используя низкокачественные сплавы платины и лазерную обработку, и продвигают разработку платиновых катализаторов с ёмкостью загрузки <0,05 мг/см².
Язык
