Glöm laboratoriet, ämnen som kan lösa miljöproblem genom att fånga koldioxid, sanering av vatten och sanering av föroreningar kan enkelt skapas i ett kök, visar en studie från UNSW Sydney.

I en artikel publicerad idag Naturkommunikation , UNSW kemiska ingenjörer lyste ett ljus på den mystiska världen av flytande metaller och deras roll som katalysatorer för att påskynda kemiska processer med låga energimängder.

Professor Kourosh Kalantar-Zadeh från UNSW's School of Chemical Engineering säger att "alla med en skakare och en spishäll hemma i sitt kök kan göra katalysatorer som kan användas för CO ₂ omvandling, rengöringsvatten och andra föroreningar.

"De kan göra detta genom att använda en kombination av flytande metaller som gallium, indium, vismut och tenn i legeringar som kan smältas under 300oC på en spishäll eller i en ugn. "

Professor Kalantar-Zadeh och kollegan Dr Jianbo Tang visade att genom att värma en legering av vismut och tenn, metallen smälte vid en punkt mycket lägre än om du skulle värma varje metall individuellt. Ämnen som beter sig så sägs vara eutektiska.

"Eutektiska legeringar är blandningar av metaller som ger den lägsta smältpunkten vid en viss kombination, "säger Dr Tang.

"Till exempel, om vi kombinerar vismut vid 57% och tenn vid 43% smälter de vid 139oC. Men av sig själva, både vismut och tenn har smältpunkter över 200oC. "

Professor Kalantar-Zadeh säger att det specifika blandningsförhållandet för eutektiska ämnen ger maximalt naturligt kaos på nanonivå, vilket i sin tur för ner smältpunkten. Processen kan också fungera åt andra hållet. Eutektiska metallämnen som redan finns i flytande form kan stelna vid en enda temperatur under den vanliga fryspunkten för varje metall.

"Detta maximala kaos hjälper, när vi stelnar flytande metaller, att naturligt producera så många defekter i materialet att den "katalytiska" aktiviteten förbättras avsevärt, "Professor Kalantar-Zadeh säger.

Hur man gör en flytande metallkatalysator

Ingredienser:en eutektisk legering, vatten

1. Ta din eutektiska metalllegering och lägg i en kastrull på hög låga.
2. När metallen smälter, häll det försiktigt i en flaska vatten och dra åt locket.
3. Skaka flytande metall och vatten tillsammans för att producera droppar flytande metall i vatten. Det kommer att likna skakolja och ättika för att producera droppar olja i ättikan.
4. Låt dropparna stelna till ett pulver. Detta kan nu användas som katalysator för elektrokemisk omvandling av CO ₂ .

Flytande metaller och miljön

Flytande metallegeringar kan användas för att avlägsna eller neutralisera föroreningar i miljön samt fånga upp kolet i CO ₂ utsläpp. Tenn, gallium och vismut i flytande form kan användas som elektroder för att omvandla koldioxid till användbara biprodukter. En annan miljöapplikation är att efter uppvärmning av flytande metaller för att tillverka oxider, ämnena kan också användas för att absorbera energi från ljus, vilket gör att de kan bryta ner föroreningar i vatten.

Det som gör flytande metaller till ett attraktivt alternativ för att lösa miljöproblem är att de kan produceras billigt med låg energi och i en lågteknologisk miljö.

"Metaller som tenn och vismut är tillgängliga för många människor runt om i världen, "säger professor Kalantar-Zadeh.

"Folk borde bara överväga hur lätt, billigt och med så lite behov av avancerad teknik att de kan bearbetas och omvandlas till användbara material som katalysatorer.

"Dessutom, att leka med flytande metaller är kul. Även om den mest kända flytande metallen - kvicksilver - är välkänd för att vara farlig, en flytande metall som gallium är helt giftfri, och smältbar vid eller nära rumstemperatur, där vi kan använda det för att omvandla ett material till ett annat med mycket låga ingångsenergier. Flytande metaller kan lösa många problem som vi som människor brottas med nuförtiden. "