一种新开发的催化剂具有独特的、原子大小的“筏”，在清理天然气发动机排放物方面比目前的技术做得更好。
Nature Catalysis报道的这项工作可以使天然气动力技术更清洁，更适用于卡车、越野车和设备动力系统。研究人员开发了钯 (Pd) 氧化物催化剂“筏”，这些催化剂与单个铂原子结合在一起。他们的催化剂可有效净化天然气，并使催化反应更能耐受水蒸气，从而减少排放的未燃烧甲烷量。
虽然天然气发动机比汽油或柴油发动机更清洁，二氧化碳排放量减少约 25%，颗粒污染更少，但它们会排放未燃烧的甲烷，因为它们的废气催化转化器在低温下效率不高。新开发的结果显示出比当前技术更高的反应速率。
“能源效率的提高必须与后处理技术齐头并进，”华盛顿州立大学基因和 Linda Voiland 化学工程与生物工程学院的 Voiland 特聘教授、该论文的通讯作者之一王勇说.“目前，从甲烷燃烧发电还不能使用最高效的燃烧技术。所以它有效，但该效率还有进一步提高的空间。”
该团队由来自华盛顿州立大学和新墨西哥大学的研究人员领导，并在美国、欧盟和中国有许多合作者。
天然气发动机虽然在美国没有那么广泛使用，但在世界各地的车辆中普遍使用，尤其是在中国、伊朗和印度。由于它们的污染比柴油发动机低，因此它们经常用于城市地区的卡车和公共汽车。天然气发动机还用于天然气行业，以运行数千台压缩机，将天然气泵送到人们的家中。
然而，这些以天然气为动力的车辆会排放未燃烧的甲烷，因为它们的废气催化转化器在低温下效率不高。发动机工作效率越高，燃烧越清洁，排气温度就越低，催化剂在清除污染物方面的性能就越差。特别是发动机中未燃烧的甲烷是一种强效温室气体，比二氧化碳严重约 25 倍，会导致气候变化。
此外，甲烷燃烧的副产品之一是水，而传统催化剂在有水的情况下工作时“非常糟糕”，王说。更清洁的燃烧燃料最终会在去除污染物方面发挥作用。
与通常使用的由氧化钯纳米粒子制成的催化剂相比，研究人员开发的筏子对水蒸气具有更好的耐受性，并具有更高的反应性。
“强结合的铂 (Pt) 可以作为添加金属原子的成核位点，”UNM 化学与生物工程系教授、本研究的通讯作者之一 Abhaya K. Datye 说。“使用捕获的 Pt 原子，我们能够证明 Pt 以及 Pd 氧化物二维筏的形成，它们改变了活性相的氧化态和反应性。”
“我们的理论计算表明，筏子不容易解离水，从而抑制了水中毒对甲烷氧化催化的不利影响，”新墨西哥大学化学与化学生物学系教授郭华说。
研究人员现在正在努力进一步推进催化剂技术，并希望最终与工业合作将其商业化。
这项工作得到了美国能源部科学办公室、催化科学项目、美国能源部能源效率办公室和可再生能源/车辆技术办公室、先进制造办公室、美国空军科学研究办公室、国家自然科学基金、NSF 工程研究中心 CISTAR。
