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这些简单的颗粒紧密结合在一起并失去其氧化能力

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日本名古屋工业大学(NITech)的科学家开发出一种可持续的方法来中和一氧化碳,这是汽车和家用锅炉产生的无味毒药。他们的研究结果刊登在9月号期刊纳米材料的封面上。

传统上,一氧化碳需要贵金属 – 一种稀有且昂贵的成分 –
转化为二氧化碳并易于消散到大气中。虽然贵金属确保了在各种温度下的结构稳定性,但它是一种成本过高且资源有限的资源,研究人员一直急于找到替代品。

现在,由NITech的Teruaki
Fuchigami博士领导的团队开发了一种覆盆子形状的纳米颗粒,其能够进行相同的氧化过程,使一氧化碳获得额外的氧原子并失去其最强的毒性。

我们发现树莓状颗粒即使在单一的纳米级表面结构中也能实现高结构稳定性和高反应性,Fuchigami博士说,他是NITech生命科学和应用化学系的助理教授,也是第一作者。这篇论文。

根据Fuchigami博士的说法,关键在于确保颗粒非常复杂但有条理。单个简单的颗粒可以氧化一氧化碳,但它会自然地与其他简单颗粒结合。这些简单的颗粒紧密结合在一起并失去其氧化能力,特别是当发动机或锅炉温度升高时。

具有单纳米尺度和复杂三维(3D)结构的催化纳米颗粒可以实现高结构稳定性和高催化活性,然而,使用常规方法难以生产这样的纳米颗粒。Fuchigami博士和他的团队不仅控制了颗粒的大小,还控制了它们组装在一起的方式。他们使用氧化钴纳米粒子,这是一种贵金属替代品,可以很好地氧化但最终压在一起并变得不活跃。

研究人员将硫酸根离子应用于氧化钴颗粒的形成过程。硫酸根离子抓住颗粒,形成化学键合的桥。称为配体,该桥将纳米颗粒保持在一起,同时还抑制会导致催化活性丧失的结块生长。

得到的颗粒看起来像一个覆盆子:小细胞结合在一起的东西大于其各部分的总和。

在金属 –
有机骨架研究领域已经制定了交联两种物质的现象,但据我们所知,这是氧化物纳米粒子的首次报道。桥接配体对氧化物纳米粒子形成的影响,这将有助于建立复杂的三维纳米结构的综合理论,Fuchigami博士谈到覆盆子形纳米结构。

即使在苛刻的催化反应过程中,覆盆子形颗粒的独特表面纳米结构仍保持稳定,改善了低温CO氧化活性。

Fuchigami博士及其团队将继续研究桥接配体,目的是精确控制纳米材料的设计方面,如尺寸和形态。

最终,他们计划发现化学催化和其他应用中最稳定和最活跃的配置。

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