Metal Oksit Çerçevesi Üstündeki Altın Nanopartiküller Amonyak’ı Zararsız Hale Dönüştürüyor
Fotoğraf: (Sol) Bir niyobyum oksit çerçevesine bağlı altın nanoparçacıkların basitleştirilmiş şeması. (sağ) Filtrenin altınlı ve altınsız dönüşüm verimi, ayrıca azot ve suya dönüşüm için seçicilik. Grafik, altın nanoparçacıklarla yüklü çerçevelerin, tüm sıcaklık aralığı boyunca mükemmel seçiciliği olan, oda sıcaklığında büyük ölçüde geliştirilmiş etkinlik gösterdiğini göstermektedir.
Tokyo Metropolitan Üniversitesi araştırmacıları, metal oksit çerçevesi üzerinde takviye edilmiş altın nanopartiküllerden oluşan yakın zamanda işlenmiş bir katalizörün, havada azot gazına dönüşüm için seçiciliği kullanarak, havada amonyak kontaminasyonlarının parçalandığını gösterdiğini göstermiştir. Önemli derecede, oda sıcaklığında çalışır, günlük kullanım hava temizleme sistemleri için idealdir. Ekip, bu davranışın arkasındaki mekanizmayı olumlu bir şekilde keşfetti, böylece diğer benzersiz katalitik malzemelerin tasarımına doğru yol açtı.
Birçoğu, amonyağın karakteristik ve keskin kokusuyla tanışır. Hem tıbbi ortamlarda hem de evlerde dezenfektanların yanı sıra gübreler için hammadde olarak kullanılan standart bir endüstriyel kimyasaldır. Ayrıca konsantre edildiğinde aşırı derecede zehirlidir; Amerika Birleşik Devletleri Mesleki Güvenlik ve Tehlike İdaresi, sekiz saatlik bir çalışma günü ve kırk saatlik bir çalışma haftası üzerinden ortalama solunan havada milyonda 50 parça sıkı bir üst sınırlamaya sahiptir. Geniş endüstriyel kullanımı ve doğada ortaya çıkması göz önüne alındığında, insanın günlük çalışma ve yaşam ortamlarında istenmeyen amonyağı atmosferden uzaklaştırmak için gerçek önlemlerin alınması hayati önem taşımaktadır.
Katalitik konvertörlerde görülenlere benzeyen katalizörler bu sorunun çözümünde yardımcı olabilirler. Sadece tehlikeli maddeleri tutan filtrelerin aksine, katalitik filtreler, amonyağın su ve azot gazı gibi zararsız ürünlere bölünmesine yardımcı olabilir. Sadece zararsız olmakla kalmaz, toksik kimyasalların birikmesini de önler, ayrıca düzenli olarak değiştirmelerini de gereksiz kılar. Bununla birlikte, halihazırda amonyak için mevcut katalizörler sadece 200 ° C’den yüksek sıcaklıklarda çalışmaktadır, bu da onları verimsiz ve ev ortamına uygunsuz yapar.
Şu anda, Tokyo Metropolitan Üniversitesi’nden Proje Profesörü Toru Murayama’nın rehberliğinde bir ekip, oda sıcaklığında çalışabilen katalitik bir filtre inşa etti. Niyobyum oksit yapısına yapışan altın nanoparçacıklarından oluşan yeni üretilmiş filtre, neredeyse tamamen zararsız azot gazı ve suya dönüşümü olan ve nitrojen oksit türevlerine sahip olmayan amonyağı değiştirdiği için son derece seçicidir. Buna selektif katalitik oksidasyon (SCO) denir. Bir çalışma modeli oluşturmak için NBC Meshtec Inc.’den endüstriyel ortaklarla ortaklık yaptılar; Filtre, amonyak ile lekelenmiş gazları izlenemeyen seviyelere düşürmek için zaten uygulanmıştır.
Önemli bir şekilde, ekip aynı zamanda malzemenin işleyiş mekanizmasını etkili bir şekilde keşfetti. Altın nanoparçacıkların daha yüksek katalitik aktivite ile sonuçlanan artan yükleme ile oynayacak kilit bir rolü olduğunu gösterdiler; Ayrıca, çerçeve seçiminin çok önemli olduğunu öğrendiler, deneysel olarak, niyobyum oksit omurgası üzerindeki Brønsted asit bölgeleri denilen kimyasal bölgelerin, malzemenin seçiciliğinde hayati bir rol oynadığını gösterdiler. Araştırmacılar, bunun gibi temel tasarım ilkelerinin, artan uygulama alanlarını yayarak, diğer katalitik malzemelerin oluşturulmasında ve değiştirilmesinde uygulama bulabileceğini tahmin ediyorlar.
Bu araştırmaya, Tokyo Metropolitan Government Teknoloji ve Sanayi Platformu’ndan sağlanan bir hibe yardımı ile desteklenmiştir.
Kaynak: www.azom.com
