Nanorör som odlas i hål i kiseldioxidskivor har potential att överträffa nuvarande tillgängliga filter för många användningsområden, Risforskare hittade.
(PhysOrg.com) -- Forskare från Rice University och deras kollegor i Finland och Ungern har hittat ett sätt att tillverka nanorörsmembran i kol som kan få bred användning som extrafina luftfilter och som byggnadsställningar för katalysatorer som påskyndar kemiska reaktioner.
Resultaten rapporterade i tidskriften ACS Nano visa hur sådana filter kan ta bort upp till 99 procent av partiklar med diametrar mindre än en mikrometer - eller en miljondels meter.
Med hjälp av kemisk ångdeposition (CVD), ett team ledd av Rice's Robert Vajtai, en fakultetsstipendiat i maskinteknik och materialvetenskap, skapade enheter som, i början av processen, ser ut som små duschmunstycken. Efter 30 minuter i CVD-ugnen, de laserskapade hålen i dessa kiseldioxidmallar fylls upp med en skog av kolnanorör genom vilka endast partiklar på nanometerskalan kan passera.
När rören är funktionaliserade med katalytiska kemikalier, partiklar kommer in på ena sidan av filtret i en form och kommer ut som en annan. Processen liknar den som används av katalysatorer i bilar, som omvandlar kolmonoxid till en mindre giftig blandning av koldioxid, kväve och vatten.
"Även när hålen är större än själva partikeln, det kan vara ett mycket effektivt filter, " Sade Vajtai. "Grundtanken är att du har den här kolnanorörsskogen. Gasen rinner igenom, och på grund av det mycket lilla avståndet mellan rören, gasatomer måste träffa många av dem innan de kommer ut på andra sidan.
"Denna mycket starka interaktion, jämfört med makroskopiska material och även vissa mikroskopiska material, ger ett mycket bra sätt att göra en katalysatormall eller ett filter som är mycket effektivare än ett HEPA-filter (högeffektivt partikelabsorberande) som du kan köpa i butiken, " han sa.
Filtrens permeabilitet beror starkt på hur länge nanorören får växa, som bestämmer deras längd och densitet. Teamet testade filtrens förmåga att fungera som katalysatorer genom att deponera palladium på nanorören och använda dem för att förvandla propen till propan, ett benchmarktest för katalys. De fann att de aktiverade membranen "uppvisade utmärkt och hållbar aktivitet, " enligt tidningen.
