Tufts University-forskaren Charles Sykes har för första gången visat att en enda metallatom kan fungera som en katalysator för att omvandla kolmonoxid till koldioxid, en kemisk reaktion som vanligtvis används i katalysatorer för att avlägsna skadliga gaser från bilavgaser. Kredit:Tufts University
Forskare från Washington State University och Tufts University har för första gången visat att en enda metallatom kan fungera som en katalysator för att omvandla kolmonoxid till koldioxid, en kemisk reaktion som vanligtvis används i katalysatorer för att avlägsna skadliga gaser från bilavgaser.
Forskningen, publiceras idag i tidskriften Naturkatalys , skulle kunna förbättra katalysatorns design och har också stora implikationer inom området beräkningskatalys.
Övervinner lägre motortemperaturer
I takt med att motorerna har blivit effektivare, deras förbränningstemperatur har blivit lägre, gör det svårare för katalysatorer att arbeta och skapa, paradoxalt, mer skadliga utsläpp. Bilföretag har kämpat för att uppfylla stränga utsläppsnormer som syftar till att skydda människors hälsa. Volkswagen befanns till och med skyldig till att ha utvecklat en mjukvarulösning för att fuska med utsläppstester.
När man studerar lågtemperaturkatalysatorer, forskarna, ledd av Jean-Sabin McEwen, biträdande professor vid WSU:s Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering, och Charles Sykes, professor i kemi vid Tufts University, blev intresserad av enstaka metallatomer och deras förmåga att fungera som katalysatorer vid lägre temperaturer.
"De flesta av de skadliga kemikalierna i dina avgaser som kolmonoxid och kväveoxid släpps ut när du startar motorn, " sa McEwen. "Ju lägre temperatur, desto svårare är det att neutralisera dessa skadliga kemikalier."
Kolmonoxid till koldioxid
I deras tidning, forskarna visade att reaktionen kan fungera med enstaka platinaatomer på ett kopparoxidstöd nära rumstemperatur. Den enda platinaatomen håller kolmonoxiden på plats medan kopparoxiden tillför syre för att omvandla den till koldioxid.
"Detta är en benchmarkstudie som kan vägleda utformningen av nästa generation av lågtemperaturkatalysatorer, sa Sykes.
Washington State University-forskaren Jean-Sabin McEwen har för första gången visat att en enda metallatom kan fungera som en katalysator för att omvandla kolmonoxid till koldioxid, en kemisk reaktion som vanligtvis används i katalysatorer för att avlägsna skadliga gaser från bilavgaser. Kredit:Washington State University
Eftersom katalytiska omvandlare använder sällsynta och dyra metaller som platina, Att minska användningen av dessa grundämnen ner till en atomnivå kan också minska kostnaderna, han lade till.
Deras forskning ger också ett avgörande svar på en långvarig debatt i den vetenskapliga världen om huruvida en enda metallatom skulle kunna fungera som en katalysator för oxidation av kolmonoxid till koldioxid vid låga temperaturer eller om en sådan reaktion kräver ett kluster av atomer.
