Forscher wandeln CO mit einem einzigen Metallatom in CO2 um

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Anonim

Forscher der Washington State University und der Tufts University haben zum ersten Mal gezeigt, dass ein einzelnes Metallatom als Katalysator bei der Umwandlung von Kohlenmonoxid in Kohlendioxid, einer chemischen Reaktion, die üblicherweise in Katalysatoren zur Entfernung schädlicher Gase aus Autoabgasen verwendet wird, dienen kann.

Die heute in der Fachzeitschrift Nature Catalysis veröffentlichte Studie könnte das Design von Katalysatoren verbessern und hat auch wichtige Implikationen auf dem Gebiet der computergestützten Katalyse.

Überwindung niedriger Motortemperaturen

Da die Motoren effizienter geworden sind, ist ihre Verbrennungstemperatur niedriger geworden, was es für katalytische Konverter schwieriger macht, paradoxerweise schädlichere Emissionen zu erzeugen und zu erzeugen. Die Automobilunternehmen hatten Mühe, strenge Emissionsstandards zu erfüllen, die auf den Schutz der menschlichen Gesundheit abzielten. Volkswagen wurde sogar für schuldig befunden, einen Software-Workaround entwickelt zu haben, um die Emissionsprüfung zu betrügen.

Während sie Tieftemperaturkatalysatoren untersuchten, interessierten sich die Forscher um Jean-Sabin McEwen, Assistant Professor an der WSU Voiland School of Chemical Engineering und Bioengineering, und Charles Sykes, Professor für Chemie an der Tufts University, für einzelne Metallatome und deren Fähigkeit als Katalysatoren bei niedrigeren Temperaturen wirken.

"Die meisten der schädlichen Chemikalien in Ihrem Abgas wie Kohlenmonoxid und Stickoxide werden beim Starten des Motors emittiert", sagte McEwen. "Je niedriger die Temperatur, desto schwieriger ist es, diese schädlichen Chemikalien zu neutralisieren."

Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid

In ihrer Arbeit zeigten die Forscher, dass die Reaktion mit einzelnen Platinatomen auf einem Kupferoxidträger in der Nähe von Raumtemperatur arbeiten kann. Das einzelne Platinatom hält das Kohlenmonoxid an Ort und Stelle, während das Kupferoxid den Sauerstoff zuführt, um es in Kohlendioxid umzuwandeln.

"Dies ist eine Benchmark-Studie, die das Design der nächsten Generation von Niedertemperatur-Katalysatoren leiten kann", sagte Sykes.

Da Katalysatoren seltene und teure Metalle wie Platin verwenden, könnte die Reduzierung der Verwendung dieser Elemente auf ein einzelnes Atomniveau auch die Kosten senken, fügte er hinzu.

Ihre Forschung beantwortet auch eine lange Debatte in der wissenschaftlichen Welt über die Frage, ob ein einzelnes Metallatom als Katalysator für die Oxidation von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid bei niedrigen Temperaturen fungieren könnte oder ob eine solche Reaktion einen Cluster von Atomen erfordert.

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