نانوکاتالیست جدید برای فرآیندهای اکسیداسیون

 این نانوکاتالیست به صورت بالقوه برای پیل‌های سوختی هیدروژنی مفید است زیرا در این پیل‌ها مونواکسیدکربن می‌تواند الکترودهای پلاتین را سمی کند.

این محققان نانوکاتالیست خود را براساس پیش‌بینی‌های تئوری طراحی کردند. این نانوکاتالیست با ایجاد نانوجزایری از اکسید فرو، با پهنایی در حد 3 تا 5 نانومتر، روی سطح پلاتین ساخته می‌شود. این نانوجزایر با تبخیر آهن در حضور اکسیژن روی این سطح، ایجاد می‌شوند. طبیعتا در این حالت آهن اکسید شده و تبدیل به اکسیدآهن می‌شود. اگرچه نیروهای چسبنده قوی بین سطح پلاتین و اکسید فرو منجر به پدیده‌ای معروف به تحدید فصل مشترک می‌شود که در آن FeO پایدار می‌شود.

در این حالت، این نانوجزایر به طور هم‌مرتبه‌ای اشباع نمی‌شوند و ظرفیت پیوندی اضافی دارند. این محققان شرح دادند که گوشه‌های این نانوجزایر شامل سایت‌های Fe به طور هم‌مرتبه‌ای اشباع نشده (CUF) می‌باشند. این سایت‌ها قادرند که مولکول‌های اکسیژن را به اکسیژن اتمی تجزیه کنند. مونواکسیدکربن روی سطح پلاتین جذب می‌شوند و در این سایت‌های CUF اکسید می‌شود.

این گروه تحقیقاتی نشان داد که این سیستم می‌تواند مونواکسیدکربن را در حضور جریانی از هیدروژن اکسید کند. از این نانوکاتالیست می‌توان برای جلوگیری از مسموم شدن پلاتین در پیل‌های سوختی هیدروژنی استفاده کرد.

زینها باو، از موسسه فیزیک شیمیایی دالیان و یکی از این محققان گفت: سایت‌های فلزی‌ به‌طور هم‌مرتبه اشباع نشده، با استفاده از این راهبرد و مفهوم ساده می‌توانند به آسانی روی سطوح جامد ساخته شوند و در بسیاری از واکنش‌های نامتجانس استفاده شوند.

رنالد اسکاب، یک متخصص علم سطح در دانشگاه آندریوز اسی‌تی در انگلیس، اشاره می‌کند که بسیاری از سیستم‌های کاتالیستی سطحی با درک اساسی کمی از پدیده‌های سطحی توسعه داده شده‌اند. او گفت: در علم سطح سعی می‌شود که ارتباط بین ساختار یک کاتالیست و واکنش‌پذیری، انتخاب‌پذیری و پایداری‌اش درک شود. این کار که در آن به طور برجسته‌ای از علم سطح استفاده شده است، نشان داد که شما می‌توانید براساس یک طراحی هوشمند و منطقی، یک کاتالیست جدید توسعه دهید. این محققان نتایج خود را در مجله Science منتشر کرده‌اند.