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    Gran avance en la purificación de aire con un catalizador que funciona a temperatura ambiente

    (izquierda) Esquema simplificado de nanopartículas de oro unidas a una estructura de óxido de niobio. (derecha) Eficiencia de conversión del filtro con y sin oro, más selectividad para la conversión a nitrógeno y agua. El gráfico muestra que los marcos cargados con nanopartículas de oro muestran una actividad enormemente mejorada a temperatura ambiente, con excelente selectividad en todo el rango de temperatura. Crédito:Toru Murayama

    Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio informan que un catalizador de nueva ingeniería hecho de nanopartículas de oro soportadas sobre un marco de óxido metálico muestra la descomposición de las impurezas de amoníaco en el aire, con excelente selectividad para la conversión a nitrógeno gaseoso. En tono rimbombante, es eficaz a temperatura ambiente, haciéndolo adecuado para los sistemas de purificación de aire cotidianos. El equipo identificó con éxito el mecanismo detrás de este comportamiento, allanando el camino hacia el diseño de otros materiales catalíticos novedosos.

    El amoníaco es un químico industrial común, Se utiliza principalmente como materia prima para fertilizantes y desinfectantes en entornos domésticos y médicos. También es muy tóxico cuando se concentra; La Administración de Riesgos y Seguridad Ocupacional de los Estados Unidos tiene un límite superior estricto de 50 partes por millón en el aire respirable promediado durante una jornada laboral de ocho horas y una semana laboral de cuarenta horas. Dado su amplio uso industrial y presencia en la naturaleza, Es fundamental que se tomen medidas eficaces para eliminar el amoníaco no deseado de la atmósfera en los entornos laborales y de vida cotidianos.

    Catalizadores, como los que se encuentran en los convertidores catalíticos de los automóviles, puede ayudar a resolver este problema. A diferencia de los filtros que simplemente atrapan sustancias nocivas, Los filtros catalíticos pueden ayudar a descomponer el amoníaco en productos inocuos como el gas nitrógeno y el agua. No solo es más seguro, prevenir la acumulación de productos químicos tóxicos, también hace que sea innecesario reemplazarlos con regularidad. Sin embargo, Los catalizadores comunes existentes para el amoníaco solo funcionan a temperaturas superiores a 200 grados Celsius, haciéndolos ineficientes e inaplicables para entornos domésticos.

    Crédito:Universidad Metropolitana de Tokio

    Ahora, un equipo dirigido por el profesor de proyecto Toru Murayama de la Universidad Metropolitana de Tokio ha diseñado un filtro catalítico que puede funcionar a temperatura ambiente. Consta de nanopartículas de oro adheridas a una estructura de óxido de niobio, el filtro de nuevo diseño es altamente selectivo en lo que convierte el amoníaco, con casi toda conversión a gas nitrógeno inocuo y agua y sin subproductos de óxido de nitrógeno. Esto se conoce como oxidación catalítica selectiva (OCS). Colaboraron con socios industriales de NBC Meshtec Inc. para producir un prototipo funcional; el filtro ya se ha aplicado para reducir los gases contaminados con amoniaco a niveles indetectables.

    En tono rimbombante, el equipo también descubrió con éxito el mecanismo por el que funciona el material. Demostraron que las nanopartículas de oro juegan un papel importante, con una mayor carga que conduce a una mayor actividad catalítica; También encontraron que la elección del marco era extremadamente importante, mostrando experimentalmente que los sitios químicos conocidos como sitios ácidos de Brønsted en la columna vertebral del óxido de niobio jugaron un papel importante en cuán selectivo era el material. El equipo espera que los principios generales de diseño como este puedan aplicarse a la creación y modificación de otros materiales catalíticos, ampliando su creciente gama de aplicaciones.


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