وات زو، استادیار گروه علوم شیمیایی و فیزیکی دانشگاه فناوری کوینزلند در استرالیا و همکارانش، با استفاده از کاتالیست طلای نانوساختار یک تصفیه‌کننده هوای فتوکاتالیستی را توسعه داده‌اند و به‌عنوان نمونه عملکرد آن را برای پنجره‌های یک کلیسا شرح داده‌اند.
حذف آلاینده‌های آلی از هوا با نانوفتوکاتالیست‌ها
وات زو، استادیار گروه علوم شیمیایی و فیزیکی دانشگاه فناوری کوینزلند در
استرالیا و همکارانش، با استفاده از کاتالیست طلای نانوساختار یک تصفیه‌کننده هوای
فتوکاتالیستی را توسعه داده‌اند و به‌عنوان نمونه عملکرد آن را برای پنجره‌های یک
کلیسا شرح داده‌اند.
در این نانوفتوکاتالیست، نور مرئی می‌تواند بدون حرارت‌دهی خارجی، فرمالدئید و
متانول موجود در هوا را روی نانوذرات طلای پراکنده‌شده روی پایه‌های اکسیدی، اکسید
کند.
تقریباً نصف انرژی خورشیدی‌ای که به سطح زمین می‌رسد، به شکل نور مرئی است. توسعه
فتوکاتالیست‌های مبتنی بر نور مرئی، به ما این اجازه را می‌دهد که قسمت عمده‌ای از
طیف خورشیدی را برای کاربردهایی مثل تولید انرژی هیدروژنی با تجزیه آب، خالص‌سازی
آب و هوا، و دیگر کاربردهای کاتالیستی استفاده کنیم.
دکتر زو توضیح داد:«روش‌های زیادی برای توسعه فتوکاتالیست‌های مبتنی بر نور مرئی
پیشنهاد شده‌است. تحقیقات در این زمینه عمدتاً روی اکسیدهای نیمه‌هادی متمرکز شده‌اند.
تحقیقات برای فتوکاتالیست‌های مبتنی بر نور مرئی نباید به اکسیدهای نیمه‌هادی محدود
شود و مواد دیگر مثل نانوذرات طلا نیز می‌توانند مورد بررسی قرار گیرند.»
نانوذرات طلا، نور مرئی را به‌دلیل اثر تشدید پلاسمون سطحی(SPR) به‌شدت جذب می‌کنند.
این امر باعث شد زو و همکارانش تصمیم به ترکیب جذب SPR و فعالیت کاتالیستی نانوذرات
طلا بگیرند. زو می گوید:«اگر نانوذرات طلای گرم‌شده می‌توانند مولکول‌های آلی روی
سطح خود را برای اکسید شدن فعال کند، پس اکسیداسیون روی نانوکاتالیست‌های طلا
نیز می‌تواند با استفاده از نور مرئی در دمای محیط اتفاق بیافتد.
در کاتالیست‌های مرسوم، ذرات فلز نجیب(که معمولاً فقط دو تا چهار درصد وزنی کل
کاتالیست را تشکیل می‌دهند) به‌سرعت تا دمایی که در آن مولکول‌های آلی برای اکسید‌‌شدن
فعال می‌شوند، گرم می‌شوند؛ این در حالی است که در اکسیداسیون کاتالیستی مرسوم هر
دوی نانوذرات طلا و مواد پایه تا دماهای بالاتر گرم می‌شوند، اما در این
نانوفتوکاتالیست‌ها، از آنجایی که SPR یک اثر موضعی است و به نانوذرات طلا محدود
شده‌است، مصرف انرژی برای کاتالیز اکسیداسیون ترکیبات آلی به‌شدت کاهش می‌یابد.
این محققان دریافتند که بعضی از عوامل، مثل اندازه و ریخت‌شناسی ذره، و ثابت دی‌الکتریک
محیط اکسیدی، می‌تواند جذب SPR نانوذرات طلا را در نتیجه فعالیت کاتالیستی این
نانوذرات تحت تأثیر قرار دهد. زو اشاره می‌کند که این واکنشِ مبتنی بر نور مرئی می‌تواند
شدتی مشابه با شدت اکسیداسیون کاتالیستی تحت حرارت‌دهی داشته باشد و در کاربردهایی
از قبیل تصفیه هوای داخل ساختمان‌ها استفاده شود. این محققان نتایج خود را در مجله
Angewandte Chemie International منتشر کرده‌اند.
