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
Управление рисками ИИ в программной инженерии
Мнения
Названы качества идеального партнера: что ценят женщины и мужчины
Новости
Российский алгоритм для анализа белков обогнал зарубежные аналоги по скорости и точности
Новости
России к 2030 году понадобятся миллионы специалистов по ИИ
Новости
Американки массово вшивают «лифчик» прямо в грудь: как работает технология
Новости
Темные фабрики: будущее промышленности без человека
Мнения
Астрономы открыли рекордно далекую от звезды суперземлю
Космос
Датские ученые омолодили стволовые клетки, изменив их «диету»
Наука
Биологи описали стратегии любви у мышей: защищаться или «странствовать»
Наука
Якутские инженеры создали боевого «Скорпиона» для битвы роботов
Новости
Количество DDoS-атак удвоилось в первом квартале 2025 года
Новости
Сдвиг поверхности земли при землетрясении зафиксировали из космоса
Космос
Не так уж жарко: выяснилось, какая погода была на Марсе в прошлом
Космос
Целый океан исчез на Земле: как это изменило историю нашей планеты
Наука
Минцифры запускает эксперимент с ИИ на «Госуслугах»: что он будет делать
Новости
Сжигать жир можно с помощью мыслей: как это работает
Наука
Маркетплейсы превратили шопинг в зависимость: как не потратить свои деньги
Наука
ChatGPT научили материться, как сантехника Валеру из Омска
Новости
Написать научный труд в эпоху нейросетей: как сделать ИИ помощником?
Мнения
Следы «долгожданной» черной дыры нашли в соседней галактике
Космос