Nano-infunderede filtre viser sig at være effektive:Forskere bygger bedre katalysator med nanorørmembraner

(PhysOrg.com) -- Rice University-forskere og deres kolleger i Finland og Ungarn har fundet en måde at lave kulstof-nanorørmembraner, der kan finde bred anvendelse som ekstra fine luftfiltre og som stilladser til katalysatorer, der fremskynder kemiske reaktioner.

Resultaterne rapporteret i tidsskriftet ACS Nano vise, hvordan sådanne filtre kan fjerne op til 99 procent af partikler med diametre på mindre end en mikrometer - eller en milliontedel af en meter.

Ved hjælp af kemisk dampaflejring (CVD), et hold ledet af Rice's Robert Vajtai, en fakultetsstipendiat i maskinteknik og materialevidenskab, skabt enheder, der i starten af ​​processen, ligner små brusehoveder. Efter 30 minutter i CVD-ovnen, de laserskabte huller i disse siliciumdioxidskabeloner fyldes op med en skov af kulstofnanorør, som kun partikler på nanometerskalaen kan passere.

Når rørene er funktionaliserede med katalytiske kemikalier, partikler kommer ind i den ene side af filteret i én form og kommer ud som en anden. Processen ligner den, der bruges af katalysatorer i biler, som omdanner kulilte til en mindre giftig blanding af kuldioxid, nitrogen og vand.
"Selv når hullerne er større end partiklen selv, det kan være et meget effektivt filter, " sagde Vajtai. "Den grundlæggende idé er, at du har denne kulstof nanorørskov. Gassen strømmer igennem, og på grund af den meget lille afstand mellem rørene, gasatomer skal ramme mange af dem, før de kommer ud på den anden side.

"Denne meget stærke interaktion, sammenlignet med makroskopiske materialer og endda nogle mikroskopiske materialer, giver en meget god måde at lave en katalysatorskabelon eller et filter på, der er meget mere effektivt end et HEPA (højeffektivt partikelabsorberende) filter, du kan købe i butikken, " han sagde.

Filtrenes permeabilitet afhænger i høj grad af, hvor længe nanorørene får lov til at vokse, som bestemmer deres længde og tæthed. Holdet testede filtrenes evne til at fungere som katalysatorer ved at afsætte palladium på nanorørene og bruge dem til at omdanne propen til propan, en benchmark test for katalyse. De fandt, at de aktiverede membraner "viste fremragende og holdbar aktivitet, " ifølge avisen.