طراحی نانوکاتالیستی با مقاومت حرارتی بالا

بسپار به نقل از ایسنا می نویسد، محققان آمریکایی نانوکاتالیست جدیدی طراحی کردند که برای استفاده در دماهای بالا بسیار مناسب است.
پژوهشگران موسسه فناوری جورجیا موفق به ساخت کاتالیست سه فازی از جنس پلاتین، دی‌اکسید تیتانیوم و سیلیکا شدند که در دماهای بسیار بالا تا 700 درجه سانتیگراد مقاوم است و می‌توان از آن در شرایط دمایی سخت استفاده کرد.

به نوشته سایت نانو، یونان زای از محققان این پروژه می‌گوید: فرایند ساخت این کاتالیست در سه مرحله اتفاق می‌افتد. در قدم اول نانوذرات پلاتین سنتز می‌شوند، بعد روی این نانوذرات را با استفاده از پلاستیک، پلی وینیل پیرولیدین، پوشش‌دهی می‌کنند. سپس این نانوذرات را روی ساختارهای فیبری TiO2 قرار می‌دهند. در نهایت این ساختار فیبری با استفاده از Pt و SiO2 پوشش داده شد.

وی می‌افزاید: از آنجایی که سطح نانوذرات پلاتین با پلاستیک پوشش داده شده است، تماسی بین پلاتین و SiO2 وجود ندارد. در نتیجه ساختاری ایجاد می‌شود که خواص کاتالیستی داشته، به طوری که پلاتین کاملا در معرض مواد واکنش دهنده بوده و توسط SiO2 مهار نمی‌شود.

ساختارهای فیبری TiO2 به نوعی نقش حمایت کننده را برای نانوذرات پلاتین ایفا می‌کند. پلاتین به عنوان کاتالیست بوده و SiO2 نقش اکسید واکنش‌دهنده را به عهده دارد. جدا شدن نانوذرات پلاتین از SiO2 توسط پلاستیک موجب می‌شود تا در دماهای بالا این دو بخش کاتالیست با هم ترکیب نشوند. ترکیب شدن اجزای تشکیل دهنده کاتالیست به دلیل گرما، موجب غیرفعال شدن کاتالیست می‌شود.

زای می‌گوید: جدا شدن دو بخش این کاتالیست موجب می‌شود تا مواد واکنش دهنده به راحتی با آنها در تماس باشند و در نتیجه قدرت کاتالیست افزایش یابد. در صورتی که نانوذرات پلاتین توسط SiO2 پوشیده شوند، سایت‌های واکنش دهنده آنها مسدود شده و با این کار فعالیت کاتالیست مختل می‌شود.

پژوهشگران موسسه فناوری جورجیا می‌گویند: این کاتالیست می‌تواند به عنوان مبدل در خودروها مورد استفاده قرار گیرد. با این کار سه آلاینده مختلف تولید شده توسط خودرو (منوکسید کربن، هیدروکربن‌های سوخته نشده و اکسید نیتروژن) تجزیه می‌شوند، در این فرایند دی‌اکسید کربن، آب و نیترژون تولید می‌شود.

این گروه تحقیقاتی معتقدند که با این فرایند می‌توان کاتالیست‌های مقاوم در برابر حرارت تولید کرد؛ کاتالیست‌هایی که ابعاد ذرات سازنده و ترکیب شیمیایی آنها قابل کنترل است.

نتایج این پژوهش در نشریه Nano Lett به چاپ رسیده است.