Forskere udvikler bæredygtige nano-hindbær til at neutralisere giftig kulilte

Forskere fra Nagoya Institute of Technology (NITech) i Japan har udviklet en bæredygtig metode til at neutralisere kulilte, den lugtfri gift produceret af biler og boligkedler. Deres resultater blev vist på forsiden af ​​september-udgaven af ​​tidsskriftet Nanomaterialer .

Traditionelt, kulilte har brug for et ædelt metal - en sjælden og dyr ingrediens - for at omdannes til kuldioxid og let spredes ud i atmosfæren. Selvom ædelmetallet sikrer strukturel stabilitet ved en række forskellige temperaturer, det er en omkostningskrævende og begrænset ressource, og forskere har været ivrige efter at finde et alternativ.

Nu, et team ledet af Dr. Teruaki Fuchigami ved NITech har udviklet en hindbærformet nanopartikel, der er i stand til den samme oxidationsproces, som får kulilte til at få et ekstra iltatom og miste sin mest potente toksicitet.

"Vi fandt ud af, at de hindbærformede partikler opnår både høj strukturel stabilitet og høj reaktivitet selv i en enkelt nanoskala overfladestruktur, " sagde Dr. Fuchigami, en adjunkt ved Institut for Biovidenskab og Anvendt Kemi ved NITech og førsteforfatter på papiret.

Nøglen, ifølge Dr. Fuchigami, sikrer, at partiklerne er meget komplekse, men organiserede. En enkelt, simple partikler kan oxidere kulilte, men det vil naturligt slutte sig til andre simple partikler. Disse simple partikler komprimeres og mister deres oxidationsevner, især når temperaturen stiger i en motor eller kedel.

Katalytiske nanopartikler med enkelt nanoskala og komplekse tredimensionelle (3-D) strukturer kan opnå både høj strukturel stabilitet og høj katalytisk aktivitet, imidlertid, sådanne nanopartikler er vanskelige at fremstille ved hjælp af konventionelle metoder. Dr. Fuchigami og hans team arbejdede på at kontrollere ikke kun størrelsen af ​​partiklerne, men også hvordan de samledes. De brugte nanopartikler af koboltoxid, et ædelmetalalternativ, der godt kan oxidere, men til sidst trykker sammen og bliver inaktivt.

Forskerne anvendte sulfationer til dannelsesprocessen af ​​koboltoxidpartikler. Sulfat-ionerne griber partiklerne, skabe en kemisk bundet bro. Kaldes en ligand, denne bro holder nanopartiklerne sammen, mens den også hæmmer den sammenklumpede vækst, der ville føre til tab af katalytisk aktivitet.

Den resulterende partikel lignede et hindbær:små celler bundet sammen til noget større end summen af ​​dens dele.

"Fænomenet med tværbinding af to stoffer er blevet formuleret inden for metal-organisk rammeforskning, men, så vidt vi kan se, dette er den første rapport om oxidnanopartikler. Virkningerne af broligander på dannelsen af ​​oxidnanopartikler, som vil være nyttigt at etablere en synteseteori for komplekse 3-D nanostrukturer, " Dr. Fuchigami sagde om den hindbærformede nanostruktur.

Den unikke overfladenanostruktur af de hindbærformede partikler forblev stabil selv under den hårde katalytiske reaktionsproces, forbedring af CO-oxidationsaktiviteten ved lav temperatur.

Dr. Fuchigami og hans team vil fortsætte med at studere de brodannende ligander med det mål præcist at kontrollere designaspektet af nanomaterialer, såsom størrelse og morfologi.

Ultimativt, de planlægger at finde den mest stabile og aktive konfiguration til kemisk katalyse og andre applikationer.