Los científicos del Instituto de Tecnología de Nagoya (NITech) en Japón han desarrollado un método sostenible para neutralizar el monóxido de carbono, el veneno inodoro producido por los automóviles y las calderas domésticas. Sus resultados aparecieron en la portada de la edición de septiembre de la revista. Nanomateriales .

Tradicionalmente, El monóxido de carbono necesita un metal noble, un ingrediente raro y caro, para convertirse en dióxido de carbono y disiparse fácilmente en la atmósfera. Aunque el metal noble asegura la estabilidad estructural a una variedad de temperaturas, es un recurso finito y con un costo prohibitivo, y los investigadores han estado ansiosos por encontrar una alternativa.

Ahora, Un equipo dirigido por el Dr. Teruaki Fuchigami en el NITech ha desarrollado una nanopartícula con forma de frambuesa capaz de realizar el mismo proceso de oxidación que hace que el monóxido de carbono gane un átomo de oxígeno extra y pierda su toxicidad más potente.

"Descubrimos que las partículas en forma de frambuesa logran una alta estabilidad estructural y una alta reactividad incluso en una sola estructura de superficie a nanoescala, "dijo el Dr. Fuchigami, profesor asistente en el Departamento de Ciencias de la Vida y Química Aplicada del NITech y primer autor del artículo.

La clave, según el Dr. Fuchigami, está asegurando que las partículas sean altamente complejas pero organizadas. Un solo partícula simple puede oxidar el monóxido de carbono, pero naturalmente se unirá a otras partículas simples. Esas partículas simples se compactan y pierden su capacidad de oxidación, especialmente a medida que aumentan las temperaturas en un motor o caldera.

Las nanopartículas catalíticas con nanoescala única y estructuras tridimensionales complejas (3-D) pueden lograr tanto una alta estabilidad estructural como una alta actividad catalítica, sin embargo, tales nanopartículas son difíciles de producir usando métodos convencionales. El Dr. Fuchigami y su equipo trabajaron para controlar no solo el tamaño de las partículas, sino también cómo se reunieron. Usaron nanopartículas de óxido de cobalto, una alternativa de metal noble que se puede oxidar bien pero que eventualmente se junta y se vuelve inactiva.

Los investigadores aplicaron iones sulfato al proceso de formación de la partícula de óxido de cobalto. Los iones sulfato agarran las partículas, creando un puente químicamente unido. Llamado ligando, este puente mantiene unidas las nanopartículas al mismo tiempo que inhibe el crecimiento aglutinante que conduciría a una pérdida de actividad catalítica.

La partícula resultante parecía una frambuesa:pequeñas células unidas entre sí en algo más grande que la suma de sus partes.

"El fenómeno de la reticulación de dos sustancias se ha formulado en el campo de la investigación del marco metalorgánico, pero, por lo que podemos decir, este es el primer informe sobre nanopartículas de óxido. Los efectos de los ligandos puente sobre la formación de nanopartículas de óxido, que será útil para establecer una teoría de síntesis para nanoestructuras complejas en 3-D, "El Dr. Fuchigami dijo sobre la nanoestructura en forma de frambuesa.

La nanoestructura de superficie única de las partículas en forma de frambuesa se mantuvo estable incluso bajo el duro proceso de reacción catalítica. mejorando la actividad de oxidación del CO a baja temperatura.

El Dr. Fuchigami y su equipo continuarán estudiando los ligandos puente con el objetivo de controlar con precisión el aspecto de diseño de los nanomateriales. como el tamaño y la morfología.

Por último, planean descubrir la configuración más estable y activa para la catálisis química y otras aplicaciones.