نانوکاتالیست جدیدی برای فرآیندهای اکسیداسیون

دانشمندان در چین یک نانوکاتالیست جدید ساخته‌اند که می‌تواند به‌صورت انتخاب‌پذیری مونواکسید کربن را در حضور هیدروژن اکسید کرده و تبدیل به دی‌اکسیدکربن کند. این نانوکاتالیست به‌صورت بالقوه برای پیل‌های سوختی هیدروژنی مفید است زیرا در این پیل‌ها مونواکسید کربن می‌تواند الکترودهای پلاتین را سمی کند.

دانشمندان در چین یک نانوکاتالیست جدید ساخته‌اند که می‌تواند به‌صورت انتخاب‌پذیری
مونواکسیدکربن را در حضور هیدروژن اکسید کرده و تبدیل به دی‌اکسیدکربن کند. این
نانوکاتالیست به‌صورت بالقوه برای پیل‌های سوختی هیدروژنی مفید است زیرا در این پیل‌ها
مونواکسید کربن می‌تواند الکترودهای پلاتین را سمی کند.

این محققان نانوکاتالیست خود را بر اساس پیش‌بینی‌های تئوری طراحی کردند. این
نانوکاتالیست با ایجاد نانوجزایری از اکسید فرو، با پهنایی در حد ۳ تا ۵ نانومتر،
روی سطح پلاتین ساخته می‌شود. این نانوجزایر با تبخیر آهن در حضور اکسیژن روی این
سطح، ایجاد می‌شوند. طبیعتاً در این حالت آهن اکسید شده و تبدیل به اکسید آهن می‌شود.
اگرچه نیروهای چسبنده قوی بین سطح پلاتین و اکسید فرو منجر به پدیده‌ای معروف به ”
تحدید فصل مشترک” می‌شود که در آن FeOپایدار می‌شود.

 

 

نانوجزایر پایدار اکسید فرو روی یک سطح پلاتین می‌نشینند. CO در سایت‌های CUF اکسید
می‌شود.

 

در این حالت، این نانوجزایر به طور هم‌مرتبه‌ای اشباع نمی‌شوند و ظرفیت پیوندی
اضافی دارند. این محققان شرح دادند که گوشه‌های این نانوجزایر شامل سایت‌های Fe به
طور هم‌مرتبه‌ای اشباع نشده (CUF) می‌باشند. این سایت‌ها قادرند که مولکول‌های
اکسیژن را به اکسیژن اتمی تجزیه کنند. مونواکسید کربن روی سطح پلاتین جذب می‌شوند و
در این سایت‌های CUF اکسید می‌شود.

این گروه تحقیقاتی نشان داد که این سیستم می‌تواند مونواکسیدکربن را در حضور جریانی
از هیدروژن اکسید کند. از این نانوکاتالیست می‌توان برای جلوگیری از مسموم شدن
پلاتین در پیل‌های سوختی هیدروژنی استفاده کرد.

زینها باو، از موسسه فیزیک شیمیایی دالیان و یکی از این محققان گفت: سایت‌های فلزی‌ِ
به‌طور هم‌مرتبه اشباع نشده، با استفاده از این راهبرد و مفهوم ساده می‌توانند به
آسانی روی سطوح جامد ساخته شوند و در بسیاری از واکنش‌های نامتجانس استفاده شوند.

رنالد اسکاب، یک متخصص علم سطح در دانشگاه آندریوز اسی‌تی در انگلیس، اشاره می‌کند
که بسیاری از سیستم‌های کاتالیستی سطحی با درک اساسی کمی از پدیده‌های سطحی توسعه
داده شده‌اند. او گفت: در علم سطح سعی می‌شود که ارتباط بین ساختار یک کاتالیست و
واکنش‌پذیری، انتخاب‌پذیری و پایداری اش درک شود. این کار که در آن به‌طور برجسته‌ای
از علم سطح استفاده شده است، نشان داد که شما می‌توانید بر اساس یک طراحی هوشمند و
منطقی، یک کاتالیست جدید توسعه دهید.

این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Science منتشر کرده‌اند.