I chimici russi di NUST MISIS hanno sviluppato un nuovo catalizzatore ibrido per l'ossidazione del monossido di carbonio costituito da nitruro di boro esagonale e nanoparticelle d'argento. Questo materiale consente di ottenere una conversione completa del monossido di carbonio a soli 194 gradi Celsius. Come affermato in Giornale di Catalisi , questa temperatura non è affatto vicina alle temperature record del processo, ma in futuro, i chimici possono ridurre maggiormente la temperatura di catalisi aumentando la concentrazione di argento nel materiale ibrido.

Il monossido di carbonio (ossido di carbonio) è uno dei gas più nocivi per le persone, ma il gas è ovunque poiché viene rilasciato attraverso lo scarico del motore dell'auto. Convertitori catalitici, che ossidano il gas a biossido di azoto non tossico attraverso reazioni catalitiche, sono generalmente utilizzati per eliminare i gas di scarico del monossido di carbonio delle auto. Però, a causa dell'aumento dell'efficienza dei motori moderni e della diminuzione della temperatura dei gas di scarico, catalizzatori hanno perso drasticamente efficienza e, di conseguenza, il contenuto di monossido di carbonio è aumentato in essi.

Per combattere questo effetto, i chimici sono attivamente alla ricerca di nuovi tipi di catalizzatori per l'ossidazione della CO che possano funzionare a temperature relativamente basse, intorno ai 150-200 gradi Celsius. Scienziati americani hanno recentemente sviluppato un catalizzatore per l'ossidazione del monossido di carbonio dei singoli atomi di platino distribuiti sulla superficie dell'ossido di cerio. Alcuni materiali hanno permesso agli scienziati di ossidare la CO con un tasso di conversione inferiore a temperature inferiori a 100 gradi.

Un gruppo di chimici russi e australiani guidati dal professor Dmitri V. Golberg di NUST MISIS ha scoperto un nuovo catalizzatore efficace che può essere utilizzato per convertire il monossido di carbonio. Gli scienziati avevano precedentemente dimostrato che i materiali ibridi basati su nitruro di boro esagonale e nanoparticelle d'argento sono promettenti per questo scopo. Materiali simili, dove il nitruro di boro fungeva da matrice portante per le nanoparticelle metalliche del catalizzatore, sono stati proposti anche anche per l'ossidazione del monossido di carbonio, ma in precedenza si pensava che l'oro e il platino fossero i migliori metalli per condurre l'ossidazione.

Si scopre che anche i materiali ibridi con nanoparticelle d'argento più economiche sono un catalizzatore molto efficace. Per ottenere queste nanoparticelle d'argento, i ricercatori hanno utilizzato la reazione di decomposizione del nitrato d'argento sotto l'effetto della luce ultravioletta in una soluzione di glicole polietilenico. Questo approccio consente agli scienziati di ottenere particelle d'argento monodisperse di dimensioni fino a 10 nanometri, che si depositano uniformemente sulla superficie del nitruro di boro stratificato e sulla matrice polimerica del polietilenglicole.

Materiali con la massima concentrazione di nanoparticelle d'argento, che ammontava a circa l'1,4% in peso, si è rivelato il più efficace. Un tale catalizzatore ibrido consente di ossidare il monossido di carbonio in anidride carbonica a una temperatura di soli 194 gradi Celsius. Questo numero è ancora lontano dai valori record, ma secondo i ricercatori in futuro la temperatura di lavoro del catalizzatore potrà essere ulteriormente ridotta aumentando la concentrazione di nanoparticelle d'argento, e in particolare, trasformandoli dalla matrice polimerica in nitruro di boro.

Però, gli scienziati fanno notare che gli attuali parametri del catalizzatore consentono solo di usarli per pulire cose come le fabbriche che emettono emissioni nocive. Nel futuro, riducendo la temperatura di conversione del monossido di carbonio, questi materiali possono essere utilizzati anche per ridurre il rapporto tra monossido di carbonio nelle emissioni dei veicoli.

Lo sviluppo di catalizzatori per l'ossidazione del monossido di carbonio in anidride carbonica è rilevante per la purificazione delle emissioni nocive, nonché catalizzatori per altre reazioni di gas, come quelle per gestire la decomposizione del metano o per ridurre l'anidride carbonica a idrocarburi. Scienziati di tutto il mondo stanno sviluppando questi catalizzatori per risolvere una serie di problemi tecnologici ed ecologici.