Russische chemici van NUST MISIS hebben een nieuwe hybride katalysator ontwikkeld voor de oxidatie van koolmonoxide, bestaande uit hexagonaal boornitride en zilveren nanodeeltjes. Dit materiaal maakt het mogelijk om bij slechts 194 graden Celsius een volledige omzetting van koolmonoxide te krijgen. Zoals vermeld in de Dagboek van Katalyse , deze temperatuur komt niet in de buurt van de recordtemperaturen van het proces, maar in de toekomst scheikundigen kunnen de temperatuur van katalyse meer verlagen door de concentratie van zilver in het hybride materiaal te verhogen.

Koolmonoxide (koolstofoxide) is een van de meest schadelijke gassen voor mensen, maar het gas is overal als het wordt vrijgegeven door de uitlaatgassen van automotoren. Katalysatoren, die het gas oxideren tot niet-toxisch stikstofdioxide door middel van katalytische reacties, worden meestal gebruikt om de koolmonoxide-uitlaatgassen van auto's te verwijderen. Echter, vanwege de toename van de efficiëntie van moderne motoren en een afname van de temperatuur van de uitlaatgassen, katalysatoren hebben hun efficiëntie drastisch verloren en als gevolg daarvan daarin is het koolmonoxidegehalte toegenomen.

Om dit effect te bestrijden, scheikundigen zijn actief op zoek naar nieuwe soorten katalysatoren voor CO-oxidatie die kunnen werken bij relatief lage temperaturen - rond de 150-200 graden Celsius. Amerikaanse wetenschappers hebben onlangs een katalysator ontwikkeld voor de koolmonoxide-oxidatie van afzonderlijke platina-atomen die over het oppervlak van ceriumoxide zijn verdeeld. Sommige materialen hebben wetenschappers in staat gesteld om CO te oxideren met een lagere omzettingssnelheid bij temperaturen onder 100 graden.

Een groep chemici uit Rusland en Australië onder leiding van professor Dmitri V. Golberg van NUST MISIS heeft een nieuwe effectieve katalysator ontdekt die kan worden gebruikt om koolmonoxide om te zetten. Wetenschappers hadden eerder aangetoond dat hybride materialen op basis van hexagonaal boornitride en zilveren nanodeeltjes veelbelovend zijn voor dit doel. Vergelijkbare materialen, waar boornitride diende als dragermatrix voor metalen nanodeeltjes van de katalysator, zijn ook voorgesteld, ook voor koolmonoxide-oxidatie, maar eerder werd gedacht dat goud en platina de beste metalen waren om oxidatie uit te voeren.

Het blijkt dat hybride materialen met goedkopere zilveren nanodeeltjes ook een zeer effectieve katalysator zijn. Om deze zilveren nanodeeltjes te verkrijgen, onderzoekers gebruikten de ontledingsreactie van zilvernitraat onder invloed van ultraviolet licht in een oplossing van polyethyleenglycol. Deze benadering stelt wetenschappers in staat om monodisperse zilverdeeltjes tot 10 nanometer groot te verkrijgen, die gelijkmatig worden afgezet op het oppervlak van gelaagd boornitride en op de polymeermatrix van polyethyleenglycol.

Materialen met de maximale concentratie zilveren nanodeeltjes, die ongeveer 1,4 gewichtsprocent bedroeg, bleek het meest effectief. Met een dergelijke hybride katalysator kan koolmonoxide bij een temperatuur van slechts 194 graden Celsius worden geoxideerd tot kooldioxide. Dit aantal is nog verre van recordwaarden, maar volgens de onderzoekers in de toekomst kan de temperatuur van het werk van de katalysator verder worden verlaagd door de concentratie van zilveren nanodeeltjes te verhogen, en vooral, door ze van de polymeermatrix om te zetten in boornitride.

Echter, wetenschappers merken wel op dat de huidige parameters van de katalysator het alleen mogelijk maken om ze te gebruiken om dingen te reinigen, zoals fabrieken die schadelijke uitstoot uitstoten. In de toekomst, door de temperatuur van de koolmonoxideomzetting te verlagen, deze materialen kunnen ook worden gebruikt om de verhouding van koolmonoxide in voertuigemissies te verminderen.

De ontwikkeling van katalysatoren voor de oxidatie van koolmonoxide tot kooldioxide is relevant voor de zuivering van schadelijke emissies, evenals katalysatoren voor andere gasreacties, zoals die voor de ontleding van methaan of de reductie van kooldioxide tot koolwaterstoffen. Wetenschappers over de hele wereld ontwikkelen deze katalysatoren om een ​​aantal technologische en ecologische problemen op te lossen.