Il cloro è uno dei prodotti chimici industriali più utilizzati oggi nel mondo, con 75 milioni di tonnellate prodotte annualmente. Un team di ricercatori, affiliato con l'UNIST ha recentemente trovato un modo per rendere la produzione di cloro più efficiente e conveniente. Questo dovrebbe essere di grande aiuto per le industrie legate al cloro.

Un gruppo di ricerca congiunto, guidato dal professor Sang Hoon Joo e dal professor Sang Kyu Kwak presso la Scuola di ingegneria energetica e chimica dell'UNIST, ha presentato un nuovo catalizzatore (Pt1/CNT) per la generazione elettrochimica di cloro.

I catalizzatori elettrochimici esistenti per la generazione di cloro contengono una grande quantità di metalli preziosi, come rutenio (Ru) e iridio (Ir), quindi sono costosi e poco efficienti in termini di produzione. Inoltre, in condizioni di bassa concentrazione di cloro e un ambiente a pH neutro, l'ossigeno viene generato oltre al cloro, e questo riduce l'efficienza complessiva della produzione di cloro. Il team di ricerca ha sviluppato un ossido non metallico sulla base della conclusione che tali inconvenienti sono radicati nelle proprietà intrinseche dei catalizzatori a base di ossido metallico.

Il catalizzatore di nuova concezione (Pt1/CNT) è un catalizzatore a dispersione monoatomica in cui gli atomi di platino (Pt) che sono circondati da quattro atomi di azoto (N), sono dispersi su nanotubi di carbonio (CNT). Poiché il catalizzatore è completamente esposto sulla superficie degli atomi di metallo (Pt), ha un'elevata efficienza e prestazioni migliori rispetto ai catalizzatori DSA commerciali esistenti in varie condizioni elettrolitiche, anche con la piccola quantità. Inoltre, conteneva alti ioni di cloro, come l'acqua di mare, o vice versa. Può essere applicato in futuro alle apparecchiature elettrochimiche per il trattamento delle acque.

"È stato confermato che solo gli ioni cloro sono stati adsorbiti selettivamente sui siti attivi di Pt1/CNT, mentre altre reazioni aggiuntive sono state soppresse, " dice Taejung Lim nel Dipartimento di Ingegneria Chimica dell'UNIST, il primo autore dello studio. "Questo servirà da nuovo catalizzatore, che supera lo svantaggio fondamentale dei catalizzatori di ossido di metallo esistenti."

Nello studio, Il professor Kwak e il dottor Gwan Yeong Jung hanno applicato i loro dati sperimentali ai calcoli teorici per esaminare la struttura dei siti attivi e il principio delle reazioni elettrochimiche. Hanno scoperto che la migliore integrità strutturale tra i siti attivi ei nanotubi di carbonio determina una trasmissione degli elettroni più fluida e un netto miglioramento delle prestazioni catalitiche.

"Attraverso la modellazione molecolare e i calcoli del funzionale della densità, abbiamo identificato la struttura centrale dei siti attivi in ​​Pt1/CNT, " afferma il professor Kwak. "Questo principio di calcolo dovrebbe contribuire all'interpretazione dei principi di reattività e reazione di vari catalizzatori monoatomici in futuro".

"Il catalizzatore monoatomico sviluppato questa volta è un nuovo concetto di design del catalizzatore che cambia il paradigma del catalizzatore di ossido di metallo nobile commercializzato 50 anni fa, " dice il professor Joo. "In particolare, il nuovo catalizzatore non è influenzato dalla composizione dell'elettrolita, quindi dovrebbe essere utilizzato in una varietà di applicazioni, come il trattamento delle acque di media e piccola scala, così come il trattamento delle acque di zavorra."