Ceria-supported Pd nanoparticles are known as highly active catalysts for automobile emission control system, specifically CO oxidation. The poor activity at cold-start condition should be improved to minimize the emission of pollutants from internal combustion engine-based vehicles. The ratio of surface exposed metal atoms (metal dispersion) should be increased to maximize the use efficiency and mass activity of precious metals. The Pd/CeO$_2$ catalyst often suffers from severe sintering under harsh condition, specifically hydrothermal treatment. Here, we report re-dispersion of Pd-based bimetallic (Pd-Fe, Pd-Ni, and Pd-Co) catalysts deposited on ceria by hydrothermal treatment at 750 ℃ using 10% H$_2$O. The re-dispersion was confirmed by various characterization techniques of transmission electron microscopy, CO chemisorption, CO-diffuse reflectance infrared Fourier transform, CO-temperature programmed desorption, and X-ray absorption spectroscopy. The domain size of Pd was reduced significantly after hydrothermal treatment, with improved CO oxidation activity. The presence of secondary transition metals enhanced the CO oxidation activity further, especially Pd-Fe bimetallic catalyst showed the highest activity for CO oxidation.
세륨 산화물에 담지된 팔라듐 나노 입자는 자동차 배기 가스 제어 시스템, 특히 일산화탄소 산화를 위한 고 활성 촉매로 알려져 있다. 내연 기관 차량의 오염 물질 배출을 최소화하기 위해 저온 시동상태 에서의 활성은 개선될 필요가 있다. 표면에 노출된 금속 원자의 비율(금속 분산도)을 증가 시켜 귀금속의 사용 효율과 질량 활성을 극대화 해야 한다. 일반적으로 Pd/CeO$_2$ 촉매는 수열처리 같은 가혹한 조건에서 심한 소결현상을 일으킨다. 본 연구에서는 10% H$_2$O, 750 ℃ 조건에서 수열처리 조건에서 CeO$_2$에 분산된 팔라듐 기반의 이종금속 (Pd-Fe, Pd-Ni 및 Pd-Co) 촉매의 재분산 현상을 확인하였다. 일산화탄소 화학 흡착, CO-DRIFTS, 승온 탈착 및 X 선 흡수 분광법 등의 다양한 분석 기술을 통해 재분산 현상을 확인하였다. 수열처리 이후 팔라듐의 도메인 크기가 크게 감소하여 일산화탄소 산화 활성이 향상되었다. 전이금속의 첨가는 일산화탄소 산화 활성을 더욱 향상 시켰으며, 특히 Pd-Fe 이종금속 촉매가 CO 산화에 대해 가장 높은 활성을 나타내었다.
