雙相珍珠狀顆粒解釋Pt-Pd柴油氧化催化劑的自修複機制
引言：現代柴油氧化催化劑中含有鉑和钯用于催化氧化反應，尤其是烴類、氮氧化物和一氧化碳的氧化反應。钯是氧化烴類的最佳催化劑，而鉑在氮氧化物的氧化反應中非常活躍。
鉑和钯都能催化一氧化碳的氧化反應。DOC需要氧化這三種組分，而鉑和钯的協同作用尚不為人所了解。由于這些催化劑在氧化條件下運作，并且在800°C下經受加速老化。
Pt是唯一的可移動物種，那麼預期Pt會形成大顆粒，而留下PdO作為單獨的相，但事實上并沒有觀察到這種現象，這也引發了Pd如何改變Pt燒結的問題。
Pt-Pd小顆粒的模型催化劑研究，存在經典的奧斯瓦爾德撕裂現象，小顆粒消失形成更大的顆粒。這意味着在DOC老化條件下，鉑和钯都是可移動的。
钯的存在降低了鉑的有效蒸汽壓約30倍，這不能僅通過Pt-Pd合金的形成來解釋。雙金屬催化劑上的钯蒸汽壓顯著增強。由于鉑和钯都是可移動的，催化劑活性也會随時間降低。
高溫空氣老化對Pt和Pt-Pd催化劑的影響：在空氣中煅燒450°C的3 wt % Pt/La-Al2O3催化劑的HRTEM； Pt、Pd和Pt-Pd催化劑的XRD。這些催化劑都在800°C的流動空氣中老化50小時，然後經過US Drive LTC-D協定測試，催化劑的性能在去綠化（DG）和水熱老化（HTA）後呈現。
呈現達到50%和90%轉化率所需的溫度，即T50和T90。4.4 wt % Pt-1.5 wt % Pd/La-Al2O3（原子比Pt：Pd = 3：2）雙金屬催化劑的性能優于單金屬1.8 wt % Pd/La-Al2O3和2.4 wt % Pt/La-Al2O3催化劑。
在流動空氣中加熱時催化劑上殘留的貴金屬物種濃度：在800°C下在流動空氣中加熱時單金屬催化劑中Pt和Pd的釋放情況随時間變化。所有的Pt在老化8小時時完全喪失，虛線表示關于Pt喪失的确切時間的不确定性。
Pd沒有喪失到氣相中，wt %通過在SI中描述的基于蒸汽壓變化的指數衰減模型拟合；來自2.1 wt % Pt-1.8 wt % Pd/La-Al2O3樣品的Pt和Pd的釋放測量。
Pt仍然向氣相中喪失，但速度比單金屬催化劑慢得多，并且在800°C老化50小時後仍有相當部分殘留。Pd也喪失了，這表明Pt增強了Pd的蒸汽相遷移。
PGM物種向氣相釋放的2.1 wt % Pt-1.8 wt % Pd/La-Al2O3樣品。與将催化劑支撐在矽片上的薄膜中，它不會導緻可測量的PGM物種向氣相喪失。由于老化導緻顆粒尺寸增大，但不會出現異常大顆粒的情況。
在La-Al2O3支撐上和在ZrO2@SiO2球形幾何載體上。晶格暈影證明了較暗部分為金屬，而較亮對比度部分為氧化物。
白金納米顆粒位于PdO附近，并發現在650°C的空氣中2分鐘内消失，形成金屬白金-钯顆粒；模型催化劑研究表明，當金屬白金-钯顆粒在650°C的空氣中加熱時，小顆粒消失，大顆粒增長，表明發生了奧斯瓦爾德成長。
在消失顆粒的位置沒有殘留的PdO，清楚地表明在金屬白金-钯顆粒釋放時，白金和钯都是可遷移的；通過實體混合Pt/尖晶石催化劑和PdO/Al2O3催化劑，證明了白金的氣相傳輸。 在800°C的空氣中老化10小時後，Pt完全轉移到PdO形成雙金屬顆粒。
結論：在流動空氣中，從催化劑的薄膜中觀察到白金在8小時内完全喪失，而在PtPd催化劑中，白金被保留了50小時，并且仍未完全蒸發。白金蒸發的時間常數表明，白金的蒸汽壓被降低了30倍。
PdO作為捕獲可遷移的PtO2物種的陷阱而降低了Pt蒸汽壓的原因。钯在PtPd催化劑中的遷移性顯著增強。這解釋了白金的作用，它使钯保持金屬狀态，但也導緻钯相的燒結增強。在PtPd催化劑中觀察到的納米顆粒顯示出金屬和氧化物相。
