Итак, можем ли мы сделать лучше, чем это? Оказывается, мы можем!
Команда ученых под руководством проф. Такаши Шираи из Технологического института Нагоя (NITech), Япония, сообщил о полном каталитическом разложении ЛОС с использованием неорганического соединения, называемого «гидроксиапатит» (HAp), естественной формы минерального фосфата кальция, который составляет большую часть структуры костей человека. "HAp состоит из элементов, которыми много в природе, не токсичен и обладает высокой биосовместимостью. Таким образом, наши результаты открыли новую возможность для разработки дешевых катализаторов без благородных металлов для борьбы с летучими органическими соединениями », – говорит проф.
Шираи.
В новом исследовании, опубликованном в Scientific Reports, проф.
Шираи и его коллега Юнзи Синь из NITech пошли дальше, адаптировав «активную поверхность» ГАП с помощью механохимической обработки в условиях окружающей среды, которая приводит к высокоэффективному каталитическому окислению ЛОС со 100% превращением в безвредные соединения! В частности, они смешали исходный ГАП с керамическими шарами в сосуде и провели «планетарную шаровую мельницу» при комнатной температуре и атмосферном давлении. Это существенно изменило химическую структуру HAp и позволило избирательно подбирать его, просто изменяя размер шарика.
Используя шарики разных размеров (3, 10 и 15 мм) для систематического изменения морфологии, кристалличности, поверхностных дефектов / кислородных вакансий, кислотности / основности и сродства ГК к летучим органическим соединениям, ученые провели их характеристику, используя различные методы, такие как сканирование. электронная микроскопия, порошковая дифракция рентгеновских лучей, инфракрасная спектрометрия с преобразованием Фурье, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, анализ электронного спинового резонанса, оценка кислотности / основности поверхности и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье с диффузным отражением в газовых потоках.
Они наблюдали преобладание образования кислородных вакансий в позиции PO43- (трехзарядный PO4) наряду с увеличенной заселенностью основных центров, вызванной селективной механохимической активацией c-плоскости (плоскости, перпендикулярной оси симметрии) гексагонального кристалла HAp и объяснил это отличной каталитической конверсией ЛОС в CO2 / CO.
Более того, они обнаружили, что HAps, обработанные шарами диаметром 3 мм, показали более высокую каталитическую активность, чем HAps, обработанные шарами диаметром 10 и 15 мм, даже несмотря на то, что более крупные шары вызывали больше дефектов и основности. Изучая поверхностное поглощение ЛОС, этилацетата, ученые объяснили эту аномалию ингибированным поглощением этилацетата в HAp, обработанном более крупными шариками, что привело к подавлению катализа.
Результаты взволновали ученых относительно будущих перспектив HAps. «Мы ожидаем, что наш катализатор внесет значительный вклад в борьбу с ЛОС и очистку окружающей среды во всем мире к следующему десятилетию, достигая устойчивых целей в области чистого воздуха и воды, доступной энергии и борьбы с изменением климата», – комментирует профессор.
Шираи взволнован.
Действительно, это огромный шаг к более экологичному обществу.