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
Японский лунный модуль подлетел к Луне и сфотографировал спутник вблизи
Космос
Дикие рыбы способны запоминать и узнавать дайверов, показал эксперимент
Наука
НАСА почти на 40% повысило риск падения на Землю астероида, способного уничтожить город
Космос
Биоинженеры создали из мидий и слизи антибактериальный клей
Наука
Телескоп с «глазом лобстера» обнаружил редкую двойную звездную систему
Космос
Solar Orbiter приблизится к Венере, чтобы подняться к полюсу Солнца
Космос
В Китае объединили солнечную энергетику с выращиванием морских огурцов
Новости
Какие навыки нужны системному аналитику
Технологии
Появление речи связали с эволюцией одного белка
Наука
Для запрещенной соцсети проложат крупнейший в мире подводный кабель
Новости
Илон Маск представил Grok 3 — ИИ нового поколения с мощным дата-центром
Новости
Эксперты проверили «чудо» со статуей Девы Марии: что показал ДНК-тест
Наука
Время может двигаться вперед и назад одновременно: что выяснили физики
Наука
Космологический принцип Вселенной поставили под сомнение
Космос
Ядерные часы могут появиться в России уже в 2030 году  
Наука
Эмоции животных теперь можно определить с помощью ИИ
Новости
Создан переключатель генов для клеточной терапии на основе пластыря
Наука
Ученые предположили, что разумная жизнь на Земле — закономерность, а не случайность
Наука
Ледяные шапки на Земле — редкая аномалия, заявляют учение
Наука
OpenAI обновила правила ChatGPT, чтобы сократить «цензуру» в спорных вопросах
Новости