Sadece birkaç atomla arındırıcı su

Önemli verimlilikleri nedeniyle, sadece birkaç atomdan oluşan katalizörler, su arıtma alanında büyük umut vaat ediyor. Yeni bir çalışmada, araştırmacılar bu katalizörlerin performansını optimize etmeye ve onları pratik kullanım için uygun hale getirmeye çalıştı.
Bulgular, tarafından Yale ÜniversitesiJaehong Kim ve meslektaşları, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.
Bu çalışma, bir araştırma yoluyla ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından kısmen desteklenmiştir. hibe etmek ve NSF’ler Nanoteknoloji Destekli Su Arıtımı için Nanosistem Mühendisliği Araştırma Merkezi.
Son birkaç on yılda, nano ölçekli katalizörler su arıtma alanında büyük ilgi gördü. Nano ölçekteki malzemelerin sunabileceği çok sayıda benzersiz ve faydalı özellik vardır. Son zamanlarda, araştırmacılar tek atomlu katalizörlerin olanaklarını araştırdılar. Nanomalzemelerden bile daha küçük olan bu katalizörler daha da fazla verimlilik sunabilir.
Verimlilik kritiktir, çünkü katalizörler için yaygın olarak kullanılan malzemeler çok pahalı olabilir. Örneğin, şu anda ons başına yaklaşık 2.000 $’a mal olan paladyum, genellikle katalizörler için kullanılır. Nano ölçekli formda, 50 nanometre paladyum yaklaşık 250 metrekarelik bir alanı kaplamak için yaklaşık 37 dolara mal oluyor ve atomlarının %2’sinden biraz fazlası yüzeyde açığa çıkıyor. Buna karşılık, tek atomlu formda, paladyumun 1.070 kat daha büyük bir alanı kaplaması yalnızca 17 sente mal oluyor ve atomlarının %100’ü yüzeyde açığa çıkıyor.
Araştırmacılar, küçük bir atom kümesi içeren katalizörler yaratmaya başladılar. Bir nanomateryal oluşturan binlerce atom yerine, bu kümeler sadece üç veya dört atom içerir. Bu malzeme tasarımı nispeten yeni olduğu için, araştırmacılar hala bu yapıların özelliklerini kontrol etmenin ve performanslarını optimize etmenin en iyi yollarını bulmaya çalışıyorlar.
Örneğin, tamamen izole edilmiş tek atomlu katalizörler, metallerin etrafına belirli elementlerin eklenmesiyle geliştirilebilir. Kim ve araştırma ekibi, atom topluluklarının benzer şekilde manipüle edilip edilemeyeceğini araştırdı. Makaleleri, bunu yapmanın olanaklarını keşfeden ilk kişidir.
“Nihayetinde, sudaki kirleticileri yok etmek için bu katalizöre sahip bir cihaza sahip olmayı umuyoruz, çünkü diğer malzeme tasarımlarından çok daha ucuz ve daha verimli olacaktır” dedi.
NSF’de bir program direktörü olan Nora Savage, “Bu tür araştırmalar, içme suyu kaynaklarını bozabilecek iklim değişikliğinden kaynaklanan şiddetli hava koşullarına doğru ilerlerken çok önemlidir.”