Ultraeffektiv fjernelse af kulilte ved hjælp af guld nanopartikler på en molekylær støtte

Forskere fra Tokyo Metropolitan University har udviklet en måde at montere guldnanopartikler på en molekylær støtte kendt som et polyoxometalat (POM). De har med succes anvendt dette til at realisere næsten 100 procent omdannelse af carbonmonoxid (CO) over et bredt temperaturområde, demonstrerer stabil ydeevne over lange perioder. De viste, hvordan spor af vand unikt bidrager til katalysatorens funktion, lovende indsigt i katalyse og potentiel anvendelse til udstødningsgas og rumluftrensning.

Gasrensning er en yderst vigtig industriel proces, enten på fabrikker, katalysatorer til køretøjers udstødninger, eller husluftrenseren. For nylig, forskning har fokuseret på at bruge guldpartikler på nanometerstørrelse, værdsat for deres evne til at fremskynde ("katalysere") kemiske reaktioner, selv ved meget lille ( <5 nm) størrelser. Disse skal ofte monteres på en solid understøtning.

Forskergruppen af ​​Toru Murayama (Projektprofessor) og Masatake Haruta (Professor) har med succes kombineret guldnanopartikler med polyoxometalater (POM'er), et lovende støttemateriale, som allerede har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed i katalyse, medicin, overflade- og materialevidenskab. POM'er og deres salte, molekylære ioner af metaloxider, har endnu ikke set udbredt brug til stabilisering af guldpartikler. Ved at montere guldpartikler ned til en størrelse på 2 nm ved hjælp af en sol-immobiliseringsmetode, de med succes anvendte det på en lavtemperatur kulilte (CO) gasrenser. Deres nye guld-POM-katalysator viste ikke kun effektiv omdannelse ved -50°C, ydeevne i topklasse selv for en guld nanopartikelkatalysator, men også vist stabil, 100 procent fjernelse af en 1 procentvol koncentration af CO i løbet af 35 dage ved 0°C, uden nedbrydning af materialet. De fandt ud af, at mindre partikelstørrelser førte til bedre ydeevne, og at materialets omdannelseseffektivitet viste en unik afhængighed af temperatur. Dette førte til opdagelsen af, at spormængder af vand var afgørende for materialets funktion, den første unikke mekanisme foreslået til katalyse i guld/POM-katalysatorer. Teknikken og den nyopdagede mekanisme lover ikke kun en større forståelse af katalyse, men også potentiel anvendelse til industriel filtrering, både for gasser og væsker.