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    Avanço na purificação do ar com um catalisador que funciona à temperatura ambiente

    (esquerda) Esquema simplificado de nanopartículas de ouro anexadas a uma estrutura de óxido de nióbio. (direita) Eficiência de conversão do filtro com e sem ouro, mais seletividade para conversão em nitrogênio e água. O gráfico mostra que as estruturas carregadas com nanopartículas de ouro mostram uma atividade amplamente melhorada em temperatura ambiente, com excelente seletividade em toda a faixa de temperatura. Crédito:Toru Murayama

    Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio relatam que um catalisador recém-projetado feito de nanopartículas de ouro apoiado em uma estrutura de óxido de metal mostra a quebra de impurezas de amônia no ar, com excelente seletividade para conversão em gás nitrogênio. Mais importante, é eficaz à temperatura ambiente, tornando-o adequado para sistemas de purificação de ar do dia-a-dia. A equipe identificou com sucesso o mecanismo por trás desse comportamento, pavimentando o caminho para o design de outros novos materiais catalíticos.

    A amônia é um produto químico industrial comum, usado principalmente como matéria-prima para fertilizantes, bem como desinfetantes em ambientes domésticos e médicos. Também é altamente tóxico quando concentrado; a Administração de Segurança e Riscos Ocupacionais dos Estados Unidos tem um limite máximo estrito de 50 partes por milhão de ar respirável em média durante um dia de trabalho de oito horas e uma semana de trabalho de quarenta horas. Devido ao seu amplo uso industrial e presença na natureza, é fundamental que medidas eficazes sejam implementadas para remover a amônia indesejada da atmosfera em ambientes de trabalho e de vida cotidianos.

    Catalisadores, como aqueles encontrados nos conversores catalíticos de carros, pode ajudar a resolver este problema. Ao contrário dos filtros que simplesmente prendem substâncias nocivas, Os filtros catalíticos podem ajudar a quebrar a amônia em produtos inofensivos como gás nitrogênio e água. Não só é mais seguro, evitando o acúmulo de produtos químicos tóxicos, também torna desnecessário substituí-los regularmente. Contudo, catalisadores comuns existentes para amônia funcionam apenas em temperaturas acima de 200 graus Celsius, tornando-os ineficientes, bem como inaplicáveis ​​para ambientes domésticos.

    Crédito:Tokyo Metropolitan University

    Agora, uma equipe liderada pelo Projeto Professor Toru Murayama da Tokyo Metropolitan University projetou um filtro catalítico que pode funcionar em temperatura ambiente. Consistindo em nanopartículas de ouro presas a uma estrutura de óxido de nióbio, o filtro recém-projetado é altamente seletivo no que converte amônia, com quase toda a conversão em gás nitrogênio inofensivo e água e sem subprodutos de óxido de nitrogênio. Isso é conhecido como oxidação catalítica seletiva (SCO). Eles colaboraram com parceiros industriais da NBC Meshtec Inc. para produzir um protótipo funcional; o filtro já foi aplicado para reduzir gases contaminados com amônia a níveis indetectáveis.

    Mais importante, a equipe também descobriu com sucesso o mecanismo pelo qual o material funciona. Eles mostraram que as nanopartículas de ouro desempenham um papel importante, com aumento da carga levando ao aumento da atividade catalítica; eles também descobriram que a escolha da estrutura era extremamente importante, mostrando experimentalmente que sítios químicos conhecidos como sítios de ácido de Brønsted na estrutura do óxido de nióbio desempenharam um papel importante na seletividade do material. A equipe espera que princípios gerais de design como este possam ser aplicados à criação e modificação de outros materiais catalíticos, estendendo sua crescente gama de aplicações.


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