Ryska kemister från NUST MISIS har utvecklat en ny hybridkatalysator för kolmonoxidoxidation bestående av sexkantiga bornitrid och silvernanopartiklar. Detta material gör det möjligt att få en fullständig omvandling av kolmonoxid vid endast 194 grader Celsius. Som anges i Journal of Catalysis , denna temperatur är inte i närheten av processens rekordtemperaturer, men i framtiden, kemister kan sänka temperaturen på katalys mer genom att öka koncentrationen av silver i hybridmaterialet.

Kolmonoxid (kolhaltig oxid) är en av de mest skadliga gaserna för människor, men gasen är överallt när den släpps ut genom bilmotorn. Katalysatorer, som oxiderar gasen till giftfri kvävedioxid genom katalytiska reaktioner, används vanligtvis för att bli av med bilars kolmonoxidavgas. Dock, på grund av ökningen av effektiviteten hos moderna motorer och en minskning av temperaturen på avgaserna, katalysatorer har dramatiskt tappat effektivitet och som ett resultat, kolmonoxidhalten har ökat i dem.

För att bekämpa denna effekt, kemister letar aktivt efter nya typer av katalysatorer för CO-oxidation som kan fungera vid relativt låga temperaturer-cirka 150-200 grader Celsius. Amerikanska forskare har nyligen utvecklat en katalysator för kolmonoxidoxidation av enskilda platinaatomer fördelade över ytan av ceriumoxid. Vissa material har gjort det möjligt för forskare att oxidera CO med en lägre omvandlingshastighet vid temperaturer under 100 grader.

En grupp kemister från Ryssland och Australien under ledning av NUST MISIS professor Dmitri V. Golberg har upptäckt en ny effektiv katalysator som kan användas för att omvandla kolmonoxid. Forskare hade tidigare visat att hybridmaterial baserade på sexkantiga bornitrid och silvernanopartiklar är lovande för detta ändamål. Liknande material, där bornitrid fungerade som bärarmatris för metallnanopartiklar av katalysatorn, har också föreslagits, inklusive för kolmonoxidoxidation, men guld och platina ansågs tidigare vara de bästa metaller för att genomföra oxidation.

Det visar sig att hybridmaterial med billigare silver -nanopartiklar också är en mycket effektiv katalysator. För att få dessa silver -nanopartiklar, forskare använde sönderdelningsreaktionen av silvernitrat under effekten av ultraviolett ljus i en lösning av polyetylenglykol. Detta tillvägagångssätt gör det möjligt för forskare att få monodispersa silverpartiklar upp till 10 nanometer i storlek, som är likformigt avsatta på ytan av skiktad bornitrid och på polymermatrisen av polyetylenglykol.

Material med maximal koncentration av silver -nanopartiklar, som uppgick till cirka 1,4 viktprocent, visade sig vara det mest effektiva. En sådan hybridkatalysator tillåter kolmonoxid att oxideras till koldioxid vid en temperatur på bara 194 grader Celsius. Detta nummer är fortfarande långt ifrån rekordvärden, men enligt forskarna, i framtiden kan temperaturen på katalysatorns arbete reduceras ytterligare genom att öka koncentrationen av silvernanopartiklar, och i synnerhet genom att omvandla dem från polymermatrisen till bornitrid.

Dock, forskare noterar att de aktuella parametrarna för katalysatorn bara gör det möjligt att använda dem för att rengöra saker som fabriker som avger skadliga utsläpp. I framtiden, genom att minska temperaturen för kolmonoxidomvandlingen, dessa material kan också användas för att minska förhållandet mellan kolmonoxid i fordonsutsläpp.

Utvecklingen av katalysatorer för oxidation av kolmonoxid till koldioxid är relevant för rening av skadliga utsläpp såväl som katalysatorer för andra gasreaktioner - t.ex. de som hanterar nedbrytning av metan eller för att reducera koldioxid till kolväten. Forskare runt om i världen utvecklar dessa katalysatorer för att lösa ett antal tekniska och ekologiska problem.