Gli scienziati del Nagoya Institute of Technology (NITech) in Giappone hanno sviluppato un metodo sostenibile per neutralizzare il monossido di carbonio, il veleno inodore prodotto da automobili e caldaie domestiche. I loro risultati sono stati pubblicati sulla copertina del numero di settembre della rivista Nanomateriali .

Tradizionalmente, il monossido di carbonio ha bisogno di un metallo nobile, un ingrediente raro e costoso, per convertirsi in anidride carbonica e dissiparsi facilmente nell'atmosfera. Sebbene il metallo nobile garantisca stabilità strutturale a una varietà di temperature, è una risorsa limitata e dai costi proibitivi ei ricercatori sono stati ansiosi di trovare un'alternativa.

Ora, un team guidato dal Dr. Teruaki Fuchigami al NITech ha sviluppato una nanoparticella a forma di lampone capace dello stesso processo di ossidazione che fa guadagnare al monossido di carbonio un atomo di ossigeno extra e perde la sua tossicità più potente.

"Abbiamo scoperto che le particelle a forma di lampone raggiungono sia un'elevata stabilità strutturale che un'elevata reattività anche in una singola struttura superficiale su nanoscala, " ha detto il dottor Fuchigami, un assistente professore presso il Dipartimento di Scienze della Vita e Chimica Applicata presso il NITech e primo autore dell'articolo.

Il tasto, secondo il dottor Fuchigami, sta assicurando che le particelle siano altamente complesse ma organizzate. Una sola, la particella semplice può ossidare il monossido di carbonio, ma si unirà naturalmente ad altre particelle semplici. Quelle particelle semplici si compattano insieme e perdono le loro capacità di ossidazione, soprattutto quando la temperatura aumenta in un motore o in una caldaia.

Le nanoparticelle catalitiche con singole nanoscala e complesse strutture tridimensionali (3D) possono raggiungere sia un'elevata stabilità strutturale che un'elevata attività catalitica, però, tali nanoparticelle sono difficili da produrre utilizzando metodi convenzionali. Il Dr. Fuchigami e il suo team hanno lavorato per controllare non solo la dimensione delle particelle, ma anche come si sono assemblati insieme. Hanno usato nanoparticelle di ossido di cobalto, un'alternativa al metallo nobile che può ossidarsi bene ma alla fine preme insieme e diventa inattivo.

I ricercatori hanno applicato ioni solfato al processo di formazione della particella di ossido di cobalto. Gli ioni solfato afferrano le particelle, creando un ponte legato chimicamente. Chiamato un ligando, questo ponte tiene insieme le nanoparticelle inibendo anche la crescita di agglomerati che porterebbe a una perdita di attività catalitica.

La particella risultante sembrava un lampone:piccole cellule legate insieme in qualcosa di più grande della somma delle sue parti.

"Il fenomeno della reticolazione di due sostanze è stato formulato nel campo della ricerca di strutture metallo-organiche, ma, per quanto possiamo dire, questo è il primo rapporto sulle nanoparticelle di ossido. Gli effetti dei ligandi a ponte sulla formazione di nanoparticelle di ossido, che sarà utile per stabilire una teoria di sintesi per complesse nanostrutture 3-D, "Il dottor Fuchigami ha detto della nanostruttura a forma di lampone.

L'esclusiva nanostruttura superficiale delle particelle a forma di lampone è rimasta stabile anche durante il duro processo di reazione catalitica, migliorare l'attività di ossidazione della CO a bassa temperatura.

Il Dr. Fuchigami e il suo team continueranno a studiare i leganti a ponte con l'obiettivo di controllare con precisione l'aspetto progettuale dei nanomateriali, come le dimensioni e la morfologia.

In definitiva, hanno in programma di scoprire la configurazione più stabile e attiva per la catalisi chimica e altre applicazioni.