محققان آمریکایی نانوکاتالیست جدیدی طراحی کردند که برای استفاده در دماهای بالا بسیار مناسب است. در این نانوکاتالیست از نانوذرات پلاتین استفاده شده است.
طراحی نانوکاتالیستی با مقاومت حرارتی بالا
پژوهشگران موسسه فناوری جرجیا موفق به ساخت کاتالیست سه فازی از جنس پلاتین، دی‌اکسید تیتانیوم و سیلیکا شدند. این کاتالیست در دماهای بسیار بالا، تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد، مقاوم بوده و می‌توان از آن در شرایط دمایی سخت استفاده کرد.
یونان زای از محققان این پروژه می‌گوید فرآیند ساخت این کاتالیست در سه مرحله اتفاق می‌افتد. در قدم اول نانوذرات پلاتین سنتز می‌شوند بعد روی این نانوذرات را با استفاده از پلاستیک، پلی وینیل پیرولیدین، پوشش‌دهی می‌کنند. سپس این نانوذرات را روی ساختارهای فیبری TiO2 قرار می‌دهند. در نهایت این ساختار فیبری با استفاده از Pt و SiO2 پوشش داده شد. از آنجایی که سطح نانوذرات پلاتین با پلاستیک پوشش داده شده، تماسی بین پلاتین و SiO2 وجود ندارد. در نتیجه ساختاری ایجاد می‌شود که خواص کاتالیستی داشته به طوری که پلاتین کاملا در معرض مواد واکنش دهنده بوده و توسط SiO2 مهار نمی‌شود.
ساختارهای فیبری TiO2 به نوعی نقش حمایت کننده را برای نانوذرات پلاتین ایفا می‌کند. پلاتین به عنوان کاتالیست بوده و SiO2 نقش اکسید واکنش‌دهنده را به عهده دارد. جدا شدن نانوذرات پلاتین از SiO2 توسط پلاستیک موجب می‌شود تا در دماهای بالا این دو بخش کاتالیست با هم ترکیب نشوند. ترکیب شدن اجزای تشکیل دهنده کاتالیست به دلیل گرما، موجب غیرفعال شدن کاتالیست می‌شود.
تصاویر میکروسکوپ الکترونی این کاتالیست سه فازی.
زای می‌گوید جدا شدن دو بخش این کاتالیست موجب می‌شود تا مواد واکنش دهنده به راحتی با آنها در تماس باشند و در نتیجه قدرت کاتالیست افزایش یابد. در صورتی که نانوذرات پلاتین توسط SiO2 پوشیده شوند سایت‌های واکنش دهنده آنها مسدود شده و با این کار فعالیت کاتالیست مختل می‌شود.
پژوهشگران موسسه فناوری جرجیا می‌گویند این کاتالیست می‌تواند به عنوان مبدل در خودروها مورد استفاده قرار گیرد. با این کار سه آلاینده مختلف تولید شده توسط خودرو (منوکسید کربن، هیدروکربن‌های سوخته نشده و اکسید نیتروژن) تجزیه می‌شوند، در این فرآیند دی‌اکسید کربن، آب و نیترژون تولید می‌شود. این گروه تحقیقاتی معتقداند که با این فرآیند می‌توان کاتالیست‌های مقاوم در برابر حرارت تولید کرد کاتالیست‌هایی که ابعاد ذرات سازنده و ترکیب شیمیایی آنها قابل کنترل است. نتایج این پژوهش در نشریه Nano Lett به چاپ رسیده است.
