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
Как викинги и германцы пересекали Европу: анализ ДНК раскрыл пути древней миграции
Наука
Анализ «генеалогии» использовали для выявления опасных бактерий и вирусов
Наука
Астрофизики отследили источник радиосигнала из далекой галактики
Космос
Робот на водке, тараканы-киборги и механический голубь: необычные устройства 2024 года
Кейсы
Лучшее за 2024 год: интересные статьи партнеров
Кейсы
Борьба с ВИЧ, карта мозга и супер-земля: открытия 2024 года, изменившие мир
Кейсы
Чем запомнился 2024 год в изучении космоса: лунные миссии, успехи Маска и тайны темной материи
Кейсы
Неожиданное место активности гравитационных волн нашли в космосе
Космос
Астрономы нашли гигантский резервуар воды в космосе
Космос
У библейской горы в Иерусалиме обнаружили редкий артефакт
Наука
Кто-то смотрит в космос: посмотрите на туманность с необычной формой
Космос
Ученые превратили раковые клетки в нормальные  
Наука
Для мышей разработали VR-очки: они помогут исследовать мозг грызунов
Наука
В даркнете нашли группу, скупающую биометрию для обхода систем защиты
Новости
В обломках топлива с Фукусимы обнаружили радиоактивные вещества
Наука
В России запретили звонить с помощью IP-телефонии
Новости
Два робота вместе выполнили операцию по удалению предстательной железы
Новости
В Китае испытали «самый быстрый коммерческий поезд в мире»
Новости
Ископаемые эмбрионы на сотни миллионов лет древнее динозавров нашли в Китае
Наука
Tesla запустит в начале 2025 года мегафабрику аккумуляторов в Шанхае
Новости