Le microstrutture di [email protected]. Credito:ZHU, et. al
L'ossidazione catalitica a temperatura ambiente è un approccio efficiente per convertire la formaldeide (HCHO) in CO . innocua 2 utilizzando specie reattive dell'ossigeno (ROS) sulla superficie di nanocatalizzatori di metalli nobili.
Però, l'alto costo dei metalli nobili impedisce l'applicazione su larga scala per la purificazione dell'HCHO indoor. Inoltre, la conversione catalitica a temperatura ambiente di HCHO su ossidi di metalli di transizione convenzionali è limitata dalla loro limitata capacità di generare ROS.
Uno studio condotto dal prof. Huang Yu dell'Istituto per l'ambiente terrestre dell'Accademia cinese delle scienze ha fornito nuove informazioni sulla purificazione dell'HCHO indoor utilizzando nanocatalizzatori di metalli di transizione con un'efficienza simile a quella dei metalli nobili.
I ricercatori hanno precedentemente riportato le nanoparticelle di Co incapsulate in carbonio drogato con azoto con l'85% dell'efficienza di rimozione dell'HCHO a temperatura ambiente. Però, l'effetto dimensionale della particella di Co sull'ossidazione di HCHO, e l'interazione tra il nucleo di Co e lo strato di carbonio, e la sua promozione a NO 2 l'adsorbimento e l'attivazione sono rimasti poco chiari.
In questo studio, hanno preparato una serie di nanocatalizzatori di Co metallico rivestito di carbonio drogato con N (Co@NC-x) per esplorare l'effetto della dimensione delle particelle di Co sull'ossidazione di HCHO.
Le nanoparticelle di Co di piccole dimensioni e altamente disperse sono state formate in Co@NC-0,25, che mostrava un'efficienza di rimozione di HCHO superiore al 90% e possedeva la più alta attività catalitica specifica, implicando l'importanza vitale della dimensione della particella di Co confinata nel carbonio per la sua reattività.
La dimensione ottimale delle particelle di Co impartiva l'effettivo trasferimento di elettroni dal nucleo metallico alla superficie esterna del carbonio, e quindi portando alla maggiore attivazione dell'ossigeno. I calcoli della teoria del funzionale della densità hanno dimostrato un evidente trasferimento di carica che si verifica dal nucleo metallico di Co allo strato di carbonio.
Inoltre, la lunghezza del legame O-O è stata allungata. Questi risultati hanno rivelato che la speciale struttura Co@NC potrebbe fornire una superficie di carbonio ricca di elettroni, facilitandoNO 2 attivazione e conversione HCHO.
La dimensione ottimizzata delle nanoparticelle di Co e la speciale struttura metal@NC hanno consentito l'utilizzo ottimale delle specie attive e l'attivazione efficace dell'ossigeno.
