Flydende metaller de hemmelige ingredienser til at rense miljøet

Glem laboratoriet, stoffer, der kan løse miljøproblemer ved at opfange kuldioxid, dekontaminering af vand og oprensning af forurenende stoffer kan nemt skabes i et køkken, viser en undersøgelse fra UNSW Sydney.

I et papir offentliggjort i dag i Naturkommunikation , UNSW kemiingeniører kastede lys over den mystiske verden af ​​flydende metaller og deres rolle som katalysatorer for at fremskynde kemiske processer ved brug af lave mængder energi.

Professor Kourosh Kalantar-Zadeh fra UNSW's School of Chemical Engineering siger, at "enhver med en shaker og en kogeplade hjemme i deres køkken kan lave katalysatorer, der kan bruges til CO2 ₂ konvertering, rensevand og andre forurenende stoffer.

"De kan gøre dette ved at bruge en kombination af flydende metaller som gallium, indium, vismut og tin i legeringer, der kan smeltes under 300oC på en kogeplade eller i en ovn."

Professor Kalantar-Zadeh og kollega Dr. Jianbo Tang viste, at ved at opvarme en legering af vismut og tin, metallet smeltede på et punkt meget lavere, end hvis du skulle opvarme hvert metal individuelt. Stoffer, der opfører sig sådan, siges at være eutektiske.

"Eutektiske legeringer er de blandinger af metaller, der producerer det laveste smeltepunkt ved en bestemt kombination, " siger Dr. Tang.

"For eksempel, hvis vi kombinerer vismut ved 57% og tin ved 43%, smelter de ved 139oC. Men af ​​sig selv, både vismut og tin har smeltepunkter over 200oC."

Professor Kalantar-Zadeh siger, at det specifikke blandingsforhold af eutektiske stoffer producerer det maksimale naturlige kaos på nano-niveau, hvilket igen bringer smeltepunktet ned. Processen kan også fungere den anden vej. Eutektiske metalstoffer, der allerede er i flydende form, kan størkne ved en enkelt temperatur under det sædvanlige frysepunkt for hvert metal.

"Dette maksimale kaos hjælper, når vi størkner de flydende metaller, naturligt at producere så mange defekter i materialet, at den 'katalytiske' aktivitet øges væsentligt, " siger professor Kalantar-Zadeh.

Hvordan man laver en flydende metalkatalysator

Ingredienser:en eutektisk legering, vand

1. Tag din eutektiske metallegering og læg den i en gryde ved høj flamme.
2. Når metallet smelter, hæld det forsigtigt i en flaske vand og stram låget.
3. Ryst det flydende metal og vandet sammen for at producere dråber af flydende metal i vand. Det vil ligne at ryste olie og eddike for at producere dråber af olie i eddiken.
4. Lad dråberne størkne til et pulver. Dette kan nu bruges som en katalysator for den elektrokemiske omdannelse af CO ₂ .

Flydende metaller og miljøet

Flydende metallegeringer kan bruges til at fjerne eller neutralisere forurenende stoffer i miljøet samt opfange kulstoffet i CO ₂ emissioner. Tin, gallium og bismuth i flydende form kan bruges som elektroder til at omdanne kuldioxid til nyttige biprodukter. En anden miljømæssig anvendelse er, at efter opvarmning af de flydende metaller til fremstilling af oxider, stofferne kan også bruges til at absorbere energi fra lys, som gør dem i stand til at nedbryde forurenende stoffer i vand.

Det, der gør flydende metaller til en attraktiv mulighed for at løse miljøproblemer, er, at de kan fremstilles billigt ved brug af lavenergi og i et lavteknologisk miljø.

"Metaller som tin og vismut er tilgængelige for mange mennesker rundt om i verden, " siger professor Kalantar-Zadeh.

"Folk bør bare overveje, hvor let, billigt og med så lidt behov for avanceret teknologi, at de kan forarbejdes og omdannes til brugbare materialer såsom katalysatorer.

"Desuden at lege med flydende metaller er sjovt. Mens det mest berømte flydende metal - kviksølv - er velkendt for at være farligt, et flydende metal som gallium er fuldstændig ugiftigt, og smeltelig ved eller nær stuetemperatur, hvor vi kan bruge det til at transformere et materiale til et andet ved meget lave inputenergier. Flydende metaller kan løse mange problemer, som vi som mennesker kæmper med i disse dage."