(PhysOrg.com) -- Onderzoekers van de Rice University en hun collega's in Finland en Hongarije hebben een manier gevonden om koolstofnanobuismembranen te maken die breed kunnen worden toegepast als extra fijne luchtfilters en als steigers voor katalysatoren die chemische reacties versnellen.

De resultaten gerapporteerd in het tijdschrift ACS Nano laten zien hoe dergelijke filters tot 99 procent van de deeltjes met een diameter van minder dan een micrometer - of een miljoenste van een meter - kunnen verwijderen.

Met behulp van chemische dampafzetting (CVD), een team onder leiding van Rice's Robert Vajtai, een faculteitsgenoot in werktuigbouwkunde en materiaalkunde, apparaten gemaakt die, aan het begin van het proces, zien eruit als kleine douchekoppen. Na 30 minuten in de CVD-oven, de door laser gemaakte gaten in deze siliciumdioxide-sjablonen vullen zich met een woud van koolstofnanobuisjes waar alleen deeltjes op nanometerschaal doorheen kunnen.

Wanneer de buizen worden gefunctionaliseerd met katalytische chemicaliën, deeltjes komen de ene kant van het filter in de ene vorm binnen en komen er als een andere uit. Het proces is vergelijkbaar met dat van katalysatoren in auto's, die koolmonoxide omzetten in een minder giftige mix van kooldioxide, stikstof en water.
"Zelfs als de gaten groter zijn dan het deeltje zelf, het kan een zeer effectief filter zijn, " Zei Vajtai. "Het basisidee is dat je dit koolstofnanobuisjesbos hebt. Het gas stroomt door en vanwege de zeer kleine afstand tussen de buizen, gasatomen moeten veel van hen raken voordat ze er aan de andere kant uitkomen.

"Deze zeer sterke interactie, vergeleken met macroscopische materialen en zelfs sommige microscopische materialen, biedt een zeer goede manier om een ​​katalysatorsjabloon of een filter te maken die veel effectiever is dan een HEPA-filter (high-efficiency particulate-absorberend) dat u in de winkel kunt kopen, " hij zei.

De doorlaatbaarheid van de filters hangt sterk af van hoe lang de nanobuisjes mogen groeien, die hun lengte en dichtheid bepaalt. Het team testte het vermogen van de filters om als katalysator te werken door palladium op de nanobuisjes af te zetten en ze te gebruiken om propeen in propaan te veranderen. een benchmarktest voor katalyse. Ze ontdekten dat de geactiveerde membranen "uitstekende en duurzame activiteit vertoonden, "volgens de krant.