En ny teknik til at producere billigere og mere effektiv klor

Klor er et af de mest udbredte industrielle kemikalier i verden i dag, med 75 millioner tons produceret årligt. Et team af forskere, tilknyttet UNIST har for nylig fundet en måde at gøre fremstillingen af ​​klor mere effektiv og overkommelig. Dette forventes at være til stor hjælp for klor-relaterede industrier.

Et fælles forskerhold, ledet af professor Sang Hoon Joo og professor Sang Kyu Kwak fra School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST har afsløret en ny katalysator (Pt1/CNT) til elektrokemisk klorgenerering.

De eksisterende elektrokemiske katalysatorer til klordannelse indeholder en stor mængde ædelmetaller, såsom ruthenium (Ru) og iridium (Ir), er derfor dyre og ikke særlig effektive med hensyn til produktion. Derudover i tilstanden med lav klorkoncentration og et pH-neutralt miljø, ilt dannes ud over klor, og dette reducerer den samlede klorproduktionseffektivitet. Forskerholdet udviklede et ikke-metaloxid baseret på en konklusion om, at sådanne ulemper er forankret i de iboende egenskaber af metaloxidbaserede katalysatorer.

Den nyudviklede katalysator (Pt1/CNT) er en monoatomisk dispersionskatalysator, hvor platin (Pt) atomer, der er omgivet af fire nitrogen (N) atomer, er spredt på kulstof nanorør (CNT). Da katalysatoren er fuldstændig eksponeret på overfladen af ​​metalatomerne (Pt), den har høj effektivitet og bedre ydeevne end de eksisterende kommercielle DSA-katalysatorer under forskellige elektrolytforhold, selv med den lille mængde. Ud over, det indeholdt høje chlorioner, såsom havvand, eller omvendt. Det kan anvendes til elektrokemisk vandbehandlingsudstyr i fremtiden.

"Det er blevet bekræftet, at kun chlorioner blev selektivt adsorberet på de aktive steder af Pt1/CNT, mens andre yderligere reaktioner blev undertrykt, " siger Taejung Lim i Institut for Kemiteknik ved UNIST, undersøgelsens første forfatter. "Dette vil tjene som en ny katalysator, som overvinder den fundamentale ulempe ved de eksisterende metaloxidkatalysatorer."

I undersøgelsen, Professor Kwak og Dr. Gwan Yeong Jung anvendte deres eksperimentelle data til de teoretiske beregninger for at undersøge strukturen af ​​aktive steder og princippet om elektrokemiske reaktioner. De fandt ud af, at den forbedrede strukturelle integritet mellem de aktive steder og kulstofnanorør resulterer i jævnere elektrontransmission og en markant forbedring i den katalytiske ydeevne.

"Gennem molekylær modellering og tæthedsfunktionelle beregninger, vi har identificeret den centrale struktur af aktive steder i Pt1/CNT, " siger professor Kwak. "Dette beregningsprincip forventes at bidrage til fortolkningen af ​​reaktivitets- og reaktionsprincipperne for forskellige monoatomiske katalysatorer i fremtiden."

"Den monoatomiske katalysator udviklet denne gang er et nyt katalysatordesignkoncept, der ændrer paradigmet for den ædelmetaloxidkatalysator, der blev kommercialiseret for 50 år siden, " siger professor Joo. "Isærligt, den nye katalysator påvirkes ikke af sammensætningen af ​​elektrolytten, forventes derfor at blive brugt i en række forskellige applikationer, såsom mellem- og småskala vandbehandling, samt ballastvandbehandling."