Forskere omdanner CO til CO2 med et enkelt metalatom

Forskere fra Washington State University og Tufts University har for første gang påvist, at et enkelt metalatom kan fungere som en katalysator ved omdannelse af kulilte til kuldioxid. en kemisk reaktion, der almindeligvis bruges i katalysatorer til at fjerne skadelige gasser fra bilers udstødning.

Forskningen, offentliggjort i dag i tidsskriftet Naturkatalyse , kunne forbedre katalysatordesignet og har også store implikationer inden for beregningsmæssig katalyse.

Overvinde lavere motortemperaturer

Efterhånden som motorerne er blevet mere effektive, deres forbrændingstemperatur er blevet lavere, gør det sværere for katalysatorer at arbejde og skabe, paradoksalt nok, mere skadelige emissioner. Bilselskaber har kæmpet for at opfylde strenge emissionsstandarder, der har til formål at beskytte menneskers sundhed. Volkswagen blev endda fundet skyldig i at have udviklet en softwareløsning til at snyde med emissionstest.

Mens man studerer lavtemperaturkatalysatorer, forskerne, ledet af Jean-Sabin McEwen, assisterende professor ved WSU's Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering, og Charles Sykes, professor i kemi ved Tufts University, blev interesseret i enkelte metalatomer og deres evne til at fungere som katalysatorer ved lavere temperaturer.

"De fleste af de skadelige kemikalier i din udstødning, såsom kulilte og nitrogenoxid, udsendes, når du starter motoren, " sagde McEwen. "Jo lavere temperatur, jo sværere er det at neutralisere disse skadelige kemikalier."

Kulilte til kuldioxid

I deres papir, forskerne viste, at reaktionen kan fungere med enkelte platinatomer på en kobberoxidbærer nær stuetemperatur. Det enkelte platinatom holder carbonmonoxidet på plads, mens kobberoxidet leverer ilten til at omdanne det til carbondioxid.

"Dette er et benchmark-studie, der kan guide udformningen af ​​den næste generation af lavtemperaturkatalysatorer, " sagde Sykes.

Da katalysatorer bruger sjældne og dyre metaller som platin, at reducere brugen af ​​disse grundstoffer ned til enkeltatomniveau kunne også reducere omkostningerne, han tilføjede.

Deres forskning besvarer også endegyldigt en langvarig debat i den videnskabelige verden om, hvorvidt et enkelt metalatom kunne fungere som en katalysator for oxidation af carbonmonoxid til carbondioxid ved lave temperaturer, eller om en sådan reaktion kræver en klynge af atomer.