3DOM
贵金属因其独特的催化性能，在车用尾气净化催化剂行业倍受关注。简述了当前贵金属催化剂的研究现状及存在的不足，并从三维有序大孔材料(3DOM)的特殊结构特征着手，阐述了3DOM催化净化作用的特点和优势。为高催化活性和低制造成本的新型贵金属三维有序大孔材料的研制和应用提供可行性分析。
三元催化剂作为体外控制排放污染的核心材料，可以将汽车排放中的3 种有害气体CO、CH 和NOx 同时转化，是汽车尾气净化催化剂研究的重点之一。旷成秀等用共浸渍法制得了Pt-Rh-Pd/Al2O3 催化剂，其结果表明：金属间相互作用影响着催化剂的催化活性。这可能与金属键的d 百分数有关，d 百分数越大，表示留在d 能带中的电子数越多，即d 能带中的空穴越少。Pt、Pd、Rh 的金属键的d 百分数分别为44、46、50。因此，在多种贵金属组合的催化剂中，应要找到一个合适的金属键百分数，使得在氧化时供电子，还原时受电子，从而保持具有良好的氧化还原活性。由于Rh 的外层电子为4d85s1，Pd 为4d105s0，Pt 为5d96s1，当它们相互作用时，原子间产生金属键。根据金属能带理论，在形成金属键时，5s 和4d 的电子能级，6s和5d 的电子能级相互作用可以填充到Pt、Pd、Rh的d 能带空穴中去，而导致d 空穴(电子因素)发生变化，催化剂的催化活性也应随着变化。
三维有序大孔材料(three dimensional orderedmacroporous material，3DOM)是指孔径尺寸单一和孔结构在三维空间有序排列且孔径大于50 nm 的有序多孔材料。作为多孔材料，3DOM 在结构上具有孔径大，孔径分布窄，孔道排列整齐有序，孔壁为纳米级尺寸等特征。这不仅可以提高物质扩散系数，利于实现选择催化分离，而且可以通过对孔壁材料进行适当的修饰，以提高孔材料结构性能，制备出多种功能材料。这些特性为3DOM 在催化剂、载体、分离材料、磁性材料及光子晶体等应用领域提供先天有利的条件。3DOM的结构特征在很大程度上依赖其制备方法和工艺。其中，胶体晶体模板法最为实用，这主要是因为该法能够精确连续可控胶体晶体微球的粒径、晶粒分布及三维构筑层数。在多种胶体晶体模板组装方法中，人们发现在组装成的胶体中以面心立方(fcc)或体心立方(hcp)结构为主，并且通过计算机模拟计算证明，fcc 要比hcp 结构更稳定[13-14]。fcc与hcp 结构是等径圆球常见的最密堆积方式，在fcc结构中，密堆积层的相对位置按照ABCABCABC…方式作最密堆积，重复周期为3 层；在hcp 结构中，密堆积层的相对位置按照ABABAB…方式作最密堆积，重复周期为2 层.
贵金属在汽车尾气净化催化剂领域具有的独特催化性能，是其他材料无法比拟的，但因资源有限，价格昂贵，制约了其广泛的应用。在当前汽车尾气净化催化剂存在催化效率低和催化活性不足的情况下，通过改善催化剂组成结构，尤其是其载体类型，来保证高催化活性的同时尽量减少贵金属用量，成为当前国内外汽车尾气净化催化剂行业发展的一个重要途径。其中以3DOM 最为典型，其独特的结构优势及作为催化载体表现出高催化活性的潜力与贵金属特异的催化性能有机结合起来，可以成为汽车尾气净化催化剂的新研究方向。利用新工艺对3DOM 进行可控的结构设计，在拓展三维孔材料的应用具有重要的研究价值。