مهندسان در دانشگاه واشنگتن توانسته‌اند مبدل کاتالیستی بسازند که در آن بواسطه اینکه نانوذرات پلاتین کلوخه نمی‌شوند، مقدار کمتری از این فلز گرانبها مورد نیاز است. نکته کلیدی در این فناوری روکش‌دهی این نانوذرات پلاتین با یک لایه‌ی سیلیکای متخلخل است.
فناوری جدید نویددهنده مبدل کاتالیستی بهتر
مهندسان در دانشگاه واشنگتن توانسته‌اند
مبدل کاتالیستی بسازند که در آن بواسطه اینکه نانوذرات پلاتین کلوخه نمی‌شوند،
مقدار کمتری از این فلز گرانبها مورد نیاز است. نکته کلیدی در این فناوری
روکش‌دهی این نانوذرات پلاتین با یک لایه‌ی سیلیکای متخلخل است.
این روکش سیلیکایی بواسطه برهم‌کنش ضعیفش با پلاتین، یک سد انرژی ایجاد می‌کند
که نانوذرات پلاتین را حتی در دماهای خیلی بالا محافظت می‌کند و مانع کلوخه
شدن آنها و کاهش فعالیت کاتالیستی مبدل می‌شود.
مبدل‌های کاتالیستی مواد بسیار سمی موجود در گاز خروجی از موتور خودروها
را تجزیه کرده و به موادی با سمیت کمتر مانند آب و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌کنند.
جزء فعال مبدل‌های کاتالیستی پلاتین می‌باشد. برای اینکه مقدار کمتری از
پلاتین که فلزی گرانبها است، استفاده شود؛ باید سطح ویژه و بنابراین فعالیت
کاتالیستی آن حداکثر شود.
برای ایجاد حداکثر سطح ویژه برای پلاتین،
سازندگان مبدل کاتالیستی نانوذرات پلاتین را روی یک پایه سرامیکی پخش می‌کنند.
اما هنگامی که این مبدل کاتالیستی گرم می‌شود (مبدل‌های کاتالیستی در
دماهای بالا کار می‌کنند)، این نانوذرات کاتالیستی بهم چسبیده و کلوخه می‌شوند؛
بنابراین سطح ویژه آنها کاهش می‌یابد. برای جبران کاهش راندمان باید پلاتین
بیشتری استفاده کرد.
اکنون محققان دانشگاه واشنگتن با فناوری جدید خود این مشکل را حل کرده‌اند.
اولین مرحله برای ساخت سیستم جدید این پژوشگران، بارگذاری نانوالیاف دی
اکسید تیتانیوم با نانوذرات پلاتین می‌باشد. این نانوالیاف تیتانیا نقش
پایه کاتالیست را دارند. این پایه با فراهم کردن الکترون‌ها برای بعضی از
واکنش‌های مسمومیت‌زدایی، فعالیت این کاتالیست پلاتیتنی را افزایش می دهد.
سپس این نانوالیاف بارگذاری‌شده با سیلیکای حاوی یک عامل آلی تولیدکننده
خلل و فرج، روکش‌دهی می‌شود. این عامل آلی نیز برای ایجاد پوشش‌های متخلخل،
با گرم کردن تا دمای ۳۵۰ درجه سلسیوس حذف می‌شود.
مبدل‌های کاتالیستی با تجزیه گازهای سمی موجود در گاز اگزوز خودروها، هوا را پاکیزه
نگه می‌دارند.
یوونان زیا، یکی از این محققان، می‌گوید:
این مهم است که نازکی و تخلخل این روکش سیلیکایی به قدری باشند که فعالیت
این کاتالیست پلاتینی را کاهش ندهند. بنابراین پیشرفت اصلی رسیدن به این
توانایی است.
آزمایشات این محققان نشان دادند که این پلاتین روکش داده شده با سیلیکا در
مقایسه با پلاتین روکش داده نشده در دماهای بسیار بالا فعالیت کاتالیستی
خود را حفظ می‌کند. پلاتین روکش داده نشده در دمای حدود ۳۵۰ درجه سلسیوس
شروع به کلوخه شدن می‌کند. طبق گفته این پژوهشگران این پلاتین روکش داده
شده تا دمای ۷۵۰ درجه سلسیوس گرم شد و در این دما نیز پلاتین کلوخه نشد.
این دانشمندان نتایج خود را در مجله‌ی Angewantde Chemie International
Edition منتشر کرده‌اند.
