Одноатомный катализатор удаляет опасные загрязнители. Теперь его легко создать в лаборатории

Одноатомные катализаторы помогают удалять органические загрязнители. В ходе нового исследования ученые узнали больше об их работе и как создавать их дешевле и проще.

Исследователи из Токийского столичного университета изучили работу одноатомных катализаторов на основе железо-пиридиновых участков в углеродной матрице. Сначала они разработали новый, простой метод синтеза катализатора, который активирует пероксимоносульфат. Это высокоэффективное соединение, которое помогает в разрушении загрязняющих веществ, которые не поддаются биологическому разложению.

В ходе исследования ученые обнаружили, что участки железа в высокоспиновом состоянии сильно коррелируют с характеристиками катализатора благодаря двум различным химическим путям.

В мире полно полезных синтетических химикатов, некоторые из них полезные, а другие — опасные. Особое беспокойство у экспертов вызывает класс загрязняющих веществ, известные как тугоплавкие органические вещества. Они не поддаются биологическому разложению и долго сохраняются в окружающей среде. Вот почему эффективные стратегии удаления или разложения в потоках сточных вод очень важны.

Ученые пытались разработать эффективные катализаторы, которые помогают расщеплять вредные тугоплавкие загрязнители. Перспективным считается одноатомный катализатор, в котором атомы металла равномерно диспергированы в матрице углерода. Включение железа сделает технологию дешевой и нетоксичной. Тем не менее, несмотря на демонстрации в лаборатории, такой катализатор по-прежнему сложно производить, а механизм их работы остается неясным.

Теперь японские ученые разработали простой метод производства одноатомных катализаторов с железо-пиридиновыми участками (это железо, окруженное четырьмя атомами азота), которые «встроены» в углеродные листы.

Основываясь на пиролизе, разложении и рекомбинации химических веществ с использованием тепла, химики измельчили каркасы оксидов металлов вместе с меламином и нагрели смесь в инертной атмосфере при температуре выше 500 °C. Оказалось, что при активации с пероксимоносульфатом, распространенным окислителем, вещество эффективно удаляет загрязняющие вещества, например, кк бисфенол А (BPA).

Также ученые обнаружили, что у катализаторов, которые изготовили разными способами, отличается эффективность. Используя экспериментальный метод мессбауэровской спектроскопии они изучили состояние участков пиридина железа в разных партиях. Ученые обнаружили сильную корреляцию между высокоспиновыми состояниями Fe(ll) и Fe(lll) и эффективностью катализатора. Оказалось, что высокоспиновые состояния пиридина железа активируются по двум различным механизмам: либо за счет образования гидроксильных радикалов из-за пероксимоносульфата, либо за счет образования комплекса Fе(V)-O. 

Ученые надеются, что эта новая технология и простой метод изготовления одноатомного катализатора, будет чаще применяться в реальных системах очистки сточных вод и в работе по очистке окружающей среды.


Читать далее

Самое большое генеалогическое древо человечества показало историю нашего вида

Опасность бесплатных VPN. Почему их нельзя скачивать и как защитить себя?

Почему Ганимед — самый странный спутник и есть ли на нем жизнь

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Больше миллиона Гбит в секунду: японцы побили рекорд скорости передачи данных по оптоволокну
Новости
Хаос во благо: физики создали новый инструмент для квантового мира
Наука
Hugging Face выпустила недорогих человекоподобных роботов с открытым кодом
Новости
Китайский аккумулятор для электромобиля выдержал наезд 36-тонного танка
Новости
Воспитанники детских домов изучат основы работы с нейросетями
Новости
Четвероногий робот из Цюриха научился играть в бадминтон с людьми
Новости
В MIT раскрыли механизм набора веса из-за жирной пищи и как обратить его вспять
Наука
60 000 лет рядом: ученые выяснили, кто стал первым паразитом человека
Наука
Ректора Университета Иннополис избрали членом-корреспондентом РАН
Иннополис
В Корее робопса научили паркуру и бегу по стенам: посмотрите, что он может
Новости
Древний череп «человека-муравья» нашли в Аргентине
Наука
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Космос
Посмотрите на двух морских коньков, которых застукали за «поцелуем» в океане
Наука
Почти 10 000 роутеров Asus тайно заразили: как проверить свой и защититься
Новости
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Новости
В России пригрозили «душить» иностранные сервисы: кто в опасности
Новости
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос