I ricercatori della Tokyo Metropolitan University riferiscono che un catalizzatore di nuova concezione fatto di nanoparticelle d'oro supportate su una struttura di ossido di metallo mostra la rottura delle impurità di ammoniaca nell'aria, con ottima selettività per la conversione in gas azoto. È importante sottolineare che è efficace a temperatura ambiente, rendendolo adatto per i sistemi di purificazione dell'aria di tutti i giorni. Il team ha identificato con successo il meccanismo alla base di questo comportamento, aprendo la strada alla progettazione di altri nuovi materiali catalitici.

L'ammoniaca è una sostanza chimica industriale comune, utilizzato principalmente come materia prima per fertilizzanti e disinfettanti sia in ambito domestico che medico. È anche altamente tossico quando concentrato; l'Amministrazione per la sicurezza e i rischi sul lavoro degli Stati Uniti ha un limite massimo di 50 parti per milione di aria respirabile in media su una giornata lavorativa di otto ore e una settimana lavorativa di quaranta ore. Dato il suo ampio uso industriale e la presenza in natura, è fondamentale che siano messe in atto misure efficaci per rimuovere l'ammoniaca indesiderata dall'atmosfera negli ambienti di lavoro e di vita quotidiani.

catalizzatori, come quelli che si trovano nei convertitori catalitici delle automobili, può aiutare a risolvere questo problema. A differenza dei filtri che semplicemente intrappolano le sostanze nocive, i filtri catalitici possono aiutare a scomporre l'ammoniaca in prodotti innocui come azoto e acqua. Non solo è più sicuro, prevenire l'accumulo di sostanze chimiche tossiche, rende inoltre superfluo sostituirli regolarmente. Però, i comuni catalizzatori esistenti per l'ammoniaca funzionano solo a temperature superiori a 200 gradi Celsius, rendendoli inefficienti e inapplicabili per gli ambienti domestici.

Ora, un team guidato dal professor Toru Murayama della Tokyo Metropolitan University ha progettato un filtro catalitico che può funzionare a temperatura ambiente. Composto da nanoparticelle d'oro attaccate su una struttura di ossido di niobio, il filtro di nuova concezione è altamente selettivo in ciò in cui converte l'ammoniaca, con quasi tutta la conversione in gas azoto e acqua innocui e senza sottoprodotti di ossido di azoto. Questo è noto come ossidazione catalitica selettiva (SCO). Hanno collaborato con partner industriali di NBC Meshtec Inc. per produrre un prototipo funzionante; il filtro è già stato applicato per ridurre i gas contaminati da ammoniaca a livelli non rilevabili.

È importante sottolineare che il team ha anche scoperto con successo il meccanismo con cui funziona il materiale. Hanno dimostrato che le nanoparticelle d'oro svolgono un ruolo importante, con aumento del carico che porta ad una maggiore attività catalitica; hanno anche scoperto che la scelta del quadro era estremamente importante, dimostrando sperimentalmente che i siti chimici noti come siti dell'acido di Brønsted sullo scheletro dell'ossido di niobio hanno svolto un ruolo importante nella selettività del materiale. Il team spera che principi di progettazione generali come questo possano trovare applicazione per la creazione e la modifica di altri materiali catalitici, ampliando la loro crescente gamma di applicazioni.