Nanopartikler til rent drikkevand

En måde at fjerne skadeligt nitrat fra drikkevand på er at katalysere dets omdannelse til nitrogen. Denne proces lider af den ulempe, at den ofte producerer ammoniak. Ved at bruge palladiumnanopartikler som katalysator, og ved omhyggeligt at kontrollere deres størrelse, denne ulempe kan delvist elimineres. Det var forskning udført af Yingnan Zhao fra University of Twentes MESA+ Institute for Nanotechnology, der førte til denne opdagelse.

På grund af overdreven brug af gødning, vores grundvand er forurenet med nitrater, som udgør et problem, hvis de kommer ind i vandforsyningen. Niveauerne er faldet markant de seneste år, som følge af forskellige europæiske direktiver. Ud over, programmet Integrated Approach to Nitrogen blev lanceret i forskellige hollandske naturreservater i starten af ​​januar. At tackle problemet ved kilden er én ting, men det vil stadig være nødvendigt at behandle vandforsyningen. Selvom dette kan opnås gennem biologisk omdannelse (ved at bruge bakterier til at omdanne nitratet til nitrogengas), dette er en langsom proces. Brug af palladium til at katalysere omdannelsen af ​​nitrat til nitrogen fremskynder processen enormt. Imidlertid, denne reaktion lider af den ulempe, at den producerer et skadeligt biprodukt - ammoniak.

Udsat overflade

Mængden af ​​produceret ammoniak ser ud til at afhænge af den metode, der anvendes til fremstilling af palladium, og af katalysatorens fysiske struktur. Yingnan Zhao besluttede at bruge kolloide palladiumpartikler på nanometerstørrelse, da deres dimensioner nemt kan kontrolleres. Disse partikler er fastgjort til en overflade, så de ikke ender i vandforsyningen. Imidlertid, det er vigtigt at stoppe dem med at klumpe sig sammen, så stabilisatorer såsom polyvinylalkohol tilsættes. Desværre, disse stabilisatorer har tendens til at beskytte overfladen af ​​palladiumpartiklerne, hvilket reducerer deres effektivitet som katalysator. Ved at indføre yderligere behandlinger, Yingnan Zhao har formået at blotlægge den katalytiske overflade igen eller at manipulere den på en kontrolleret måde. Dette har resulteret i palladiumnanopartikler, der kan katalysere omdannelsen til nitrogen, mens den producerer meget lidt ammoniak. Dette har bragt den videre udvikling af katalytisk vandbehandling (i kompakte enheder til hjemmebrug, for eksempel) et skridt nærmere.

Yingnan Zhao, hvem er fra Heze, Shandong, Kina, udførte sin forskning i Prof. Leon Lefferts' Katalytiske Processer og Materialer gruppe. Han forsvarede sin afhandling, som har titlen "Kolloide nanopartikler som katalysatorer og katalysatorprækursorer for nitrithydrogenering" torsdag den 15. januar.